KR101694658B1 - Hydrochloric acid liquid spill detection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해화학물질 누출사고 감지 시스템에 관한 것으로, 특히 유해화학물질 중에서 초기 염산액체 누출사고를 사전에 감지하기 위한 염산액체 누출사고 감지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for detecting a hazardous chemical material leakage, and more particularly, to a system for detecting a liquid hydrochloric acid leakage accident in advance of detecting an initial hydrochloric acid leakage accident among harmful chemicals.
일반적으로, 염산(hydrochloric acid)은 기체 상태의 염화수소를 물에 녹여서 제조하는 부식성이 있는 무색의 강산으로 염화수소(HCl) 수용액이다. 강산이기 때문에 물을 많이 희석한 묽은 염산이 많이 이용되고 있다.Generally, hydrochloric acid is a corrosive colorless strong acid produced by dissolving gaseous hydrogen chloride in water and is an aqueous solution of hydrogen chloride (HCl). Since it is a strong acid, dilute hydrochloric acid, which is diluted with water, is widely used.
염산은 산업 혁명 이후 여러 공정에 중요하게 사용되기 시작하였다. 염화비닐이나 PVC, 폴리우레탄 등의 유기 화합물 생산과 같은 큰 규모의 공정, 그리고 젤라틴과 그 외의 식품첨가물 제조, 가죽 처리 등에도 사용된다.Since the industrial revolution, hydrochloric acid has started to be used in various processes. It is also used in large-scale processes such as the production of organic compounds such as PVC, PVC and polyurethane, as well as in the manufacture of gelatin and other food additives and leather processing.
염산의 성질을 살펴보면, 염화수소는 색깔이 없고 자극성이 매우 강한 기체로서 공기보다 무겁고 물에 잘 녹는 성질이 있다. 진한 염산은 비중이 1.18이며 염화수소 기체가 약 35% 정도 녹아 있는 수용액이다. 염화수소가 20% 정도 녹아 있는 염산의 끓는점은 110˚C이며, 이보다 진하면 진한 염산 이고 묽으면 묽은 염산이라 한다. 순수한 염산은 무색의 액체이지만, 공업용 염산은 염화철(Ⅱ) 등이 포함되어 있어서 노란색을 띠고 있다. 진한 염산이 들어 있는 병의 마개를 열면, 흰 연기가 생긴다. 이것은 물속에 녹아 있던 염화수소가 기체로 날아가다가 공기 중의 수증기와 만나서 염산의 작은 방울을 만들기 때문이다(안개가 뿌옇게 보이는 것과 같은 원리). 염산은 대표적인 강산이며 산업에 널리 이용되기도 한다. 철ㆍ아연ㆍ알루미늄 등의 금속과 반응하여 수소를 발생시키고 염화물을 만든다. 예를 들어 알루미늄과 반응하여 염화알루미늄을 만들거나, 철과 반응하여 염화철을 만들기도 한다. 또한 염산은 화학조미료나 염료를 만드는 데 쓰이는 중요한 공업용 원료이다. 그리고 우리 몸의 위에서 나오는 위산은 물은 염산의 일종으로 음식물의 소화를 돕기도 한다.Hydrochloric acid is a colorless, highly irritant gas that is heavier than air and has good water solubility. The concentrated hydrochloric acid is an aqueous solution having a specific gravity of 1.18 and a hydrogen chloride gas of about 35%. The boiling point of hydrochloric acid, which is 20% hydrogen chloride, is 110 ° C. When it boils, it is concentrated hydrochloric acid. If diluted, it is diluted hydrochloric acid. Pure hydrochloric acid is a colorless liquid, but industrial hydrochloric acid contains yellow iron (II) chloride. When you open the bottle cap containing concentrated hydrochloric acid, white smoke is produced. This is because the hydrogen chloride dissolved in the water flies to the gas, and then it meets the water vapor in the air to make a small droplet of hydrochloric acid. Hydrochloric acid is a typical strong acid and widely used in industry. It reacts with metals such as iron, zinc and aluminum to generate hydrogen and make chloride. For example, aluminum chloride may be produced by reacting with aluminum, or by reacting with iron to form iron chloride. Hydrochloric acid is also an important industrial raw material used to make chemical seasonings and dyes. And stomach acid from the upper part of our body is a kind of hydrochloric acid which helps the digestion of food.
이와 같이, 염산은 강한 산성으로 부식성이 있기 때문에 주의해서 다룰 필요가 있다. 염산은 물에 염화수소(HCl)를 녹이면 얻을 수 있는 물질로 보통 무색이고 농도 35% 이상의 것을 진한 염산이라고 한다. 물에 녹은 염화수소는 수소이온(H+)과 염화이온(Cl-)으로 나누어지며 물속에 수소이온이 많이 존재할수록 강한 산성을 갖게 돼 독성도 커진다.As such, hydrochloric acid is strongly acidic and corrosive and needs to be handled with care. Hydrochloric acid is a substance that can be obtained by dissolving hydrogen chloride (HCl) in water and is usually colorless. The hydrogen chloride dissolved in water is divided into hydrogen ion (H +) and chloride ion (Cl-). The more hydrogen ions are present in the water, the stronger the acidity and the greater the toxicity.
염화수소가 물에 녹아 만들어진 염산은 극성이 강하여 물에 잘 용해되지만 강한 극성 때문에 쉽게 빠져나가기도 하는 휘발성 산이다. 때문에 염산은 습한 공기 중에서 두드러지게 발연하고 자극적인 냄새가 나게 된다.Hydrochloric acid is a volatile acid that dissolves in water and dissolves well in water because of its strong polarity, but easily escapes because of its strong polarity. Therefore, hydrochloric acid fumes remarkably in humid air and gives off a stimulant smell.
염산이 누출(2013년 1월, 경북 상주시 00폴리실리콘 공장 200톤 누출사고)되면 공기 중의 수분과 즉각 반응하거나 바닥에 쌓인 눈과 빠르게 화학반응을 일으키게 된다. 그 결과, 염산은 염화수소 기체로 변해 공기 중으로 날아가 땅으로 흘러들어가지 않게 된다. 또한 기체로 변한 염화수소는 불산에 비해 분자량이 무겁기 때문에 멀리 퍼지지 않아 불산 누출사고(2012년 9월 경북 구미시)처럼 주변 마을에 큰 피해가 발생하는 일은 적다. 염산 누출 시 액상의 염산은 공장의 방호벽이 설치되어 있을 경우 방호벽에 막혀 외부로 흘러나가는 것을 줄일 수 있다. 그러나 염산은 3등급 유해물질이며 인체에 닿을 경우 두통이나 기침을 유발하고 피부화상을 일으킬 수 있다. 게다가 고농도의 염화수소 기체를 다량 흡입하게 되면 호흡기 점막 손상 등의 부작용이 발생할 수 있으므로 사고가 난 공장 1.5km 이내로는 출입을 자제할 것을 환경청은 권고하고 있다.When hydrochloric acid leaks (200 tons of pollutant spills in January 2013, a polysilicon plant in Changzhou city, Gyeongsangbuk-do), it quickly reacts with moisture in the air or quickly reacts with snow on the ground. As a result, hydrochloric acid turns into hydrogen chloride gas, which flows into the air and does not flow into the ground. Also, hydrogen chloride, which has turned into gas, does not spread far away because its molecular weight is heavy compared to hydrofluoric acid. As a result of the Foshan leak (September 2012, Gumi City, Gyeongsangbuk-do) When hydrochloric acid leaks, the liquid hydrochloric acid can be blocked in the barrier wall to reduce the outflow to the outside when the plant's fire wall is installed. However, hydrochloric acid is a Class III hazardous substance, and it can cause headache or coughing and skin burns if it touches the human body. In addition, if a large amount of high concentration of hydrogen chloride gas is inhaled, side effects such as damage of respiratory mucous membrane may occur. Therefore, the Environment Agency recommends that the entrance should not be restricted within 1.5 km of the factory where an accident occurred.
유해물질용액은 강산성용액(불산ㆍ황산ㆍ염산ㆍ질산ㆍ인산), 강알카리성용액(가성소다ㆍ수산화칼륨 등)과 각종 맹독성 유기용제 및 석유화학 연료계통 등이다. 보통 이런 화학 물질은 옥외 저장 시설과 각종 파이프라인의 이음부(연결부)에서 누출되면서 사고가 발생하는데, 옥외에서는 눈ㆍ비나 각종 먼지 때문에 유해화학물질의 누출 여부를 검출하기 힘들었다. 그동안 누액 검출 센서는 프랑스 T사, 미국 R사와 A사, 일본 O사 등이 거의 전량 공급해 왔다.Hazardous substance solutions include strong acid solutions (hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid), strong alkaline solutions (caustic soda, potassium hydroxide, etc.), various toxic organic solvents and petrochemical fuel systems. Normally, these chemicals leak from the outdoor storage facilities and the pipelines, and it is difficult to detect the leakage of harmful chemicals due to snow, rain and various dusts outdoors. In the meantime, leak detection sensors have been supplied by French T, US R and A, and Japan O.
한편, 국내 중소기업에서는 센서 전구체에 도포 방식으로 함침시키는 방법을 이용한 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스핀코팅 등이 개발되었으며, 최근에는 센서 신소재와 도전성 잉크를 활용하여 일정 농도 이상 누출 시 이를 전기적 신호로 변화시켜 경보를 알려주는 염소가스 감지 센서를 개발하고 있다.On the other hand, inkjet printing, screen printing, spin coating, etc. have been developed by impregnating the sensor precursor to the sensor precursor in Korea. In recent years, using a new sensor material and conductive ink, We are developing a chlorine gas sensor to alert us.
그러나, 현재까지 개발된 대부분의 염산센서는 염산에서 발생하는 수소를 직접 감지하는 것이 아니라 염소성분을 대부분 감지하는 형식이며, 또한, 페인트 등을 도포하여 염산의 누출 시 페인트의 색상이 변화하는 정도의 눈으로 확인하게 되는데, 이때 사람이 확인하지 않을 경우 염산의 누출 여부를 확인할 수 없다.However, most of the hydrochloric acid sensors that have been developed so far do not directly detect hydrogen generated from hydrochloric acid, but detect most chlorine components. Also, when the paint is applied to paint, If you do not confirm it, you can not confirm the leakage of hydrochloric acid.
따라서, 상기한 문제점을 해소하기 위해 본 발명에서는 수소보다 이온화 경향이 강한 특별히 고안된 메쉬 망을 이용하여 초기 염산액체 누출 시 낮은 농도의 수소가스를 증폭시켜 검출이 용이하도록 한 전혀 새로운 기술을 제안한다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention proposes a completely novel technique for amplifying hydrogen gas at a low concentration in the initial leakage of hydrochloric acid by using a specially designed mesh net which is more prone to ionization than hydrogen, thereby facilitating detection.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는, 수소보다 이온화 경향이 강한 알루미늄 혹은 아연 소재의 수소가스 증폭용 메쉬 망을 통해 염산액체 누출에 따른 낮은 농도의 수소가스를 검출 가능한 농도로 증폭시킴으로써, 초기 염산액체 누출사고 시 낮은 농도의 수소가스 상태에서도 저가의 수소가스센서가 충분히 동작 가능하도록 한 염산액체 누출사고 감지 시스템을 제공한다.Accordingly, it is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hydrogen network for hydrogen gas amplification of an aluminum or zinc material having a higher ionization tendency than hydrogen, The present invention provides a system for detecting a liquid acid leakage phenomenon in a hydrogen gas sensor in which an inexpensive hydrogen gas sensor is sufficiently operable even in a low concentration hydrogen gas state in the event of an initial leakage of hydrochloric acid by amplifying the hydrogen gas to a detectable concentration.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 염산액체 누출사고 감지 시스템에 있어서, 상기 시스템은 컵의 역 모양형상을 갖고 일정한 규격으로 제작하되, 2~4% 농도 이상의 수소가스 포집에도 안전하게 견딜 수 있도록 산에 강한 플라스틱으로 제작되는 하우징(100)과; 상기 하우징의 하부에 탈부착 가능하되, 배관 파이프에서 누출된 염산액체를 포집할 수 있도록 다수개의 홀(Hole, 210)이 천공되고, 상기 다수개의 홀 상부에는 상기 염산액체를 흡수하기 위한 2겹으로 접은 흡수용 패드(Pad, 220)가 부착된 카트리지(Cartridge,200)와; 상기 카트리지의 흡수용 패드 내부에는 상기 누출된 염산액체와 접촉방식으로 화학반응 시켜 생성되는 저 농도의 수소가스를 일정한 농도로 증폭시켜 수소가스검출기의 센서로 하여금 수소가스 감지가 가능하도록 하는 수소보다 이온화 경향이 강한 알루미늄(Al) 혹은 아연(Zn) 소재로 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조되는 수소가스 증폭용 메쉬 망(mesh,300)과; 상기 하우징의 외경에는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망을 회전수단(410)에 롤(Roll) 타입으로 감아서 상기 카트리지의 2겹으로 접은 흡수용 패드 내부로 메쉬 망의 제1 프레임(420)을 통과시키되, 상기 염산액체 누출 시 화학반응에 의해 수소가스를 증폭시키는 과정에서 산화된 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망의 제1 프레임(420)을 전진시켜 제2 프레임(430) 내지 제n 프레임(440) 상태까지 롤링(Rolling) 가능한 스크롤 장치(400)와; 상기 하우징의 최상부에는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망에서 증폭된 수소가스 농도를 검출하여 전기 신호로 변환시키기 위한 팔라듐(Pd)이 증착되는 센서(510)가 구비되는 수소가스검출기(500)를 포함하며, 또한, 상기 수소가스검출기에는 근거리 통신용 유ㆍ무선송신기(530)를 구비하여 상기 하우징과 일체화되며, 상기 유ㆍ무선송신기를 통해 염산액체 유출사고 정보를 수집하여 염산저장 탱크를 관리하고 누출사고 시 경보 발령하는 관제센터(600)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for detecting a liquid acid leakage in a hydrochloric acid, the system having a reversed shape of a cup and having a predetermined size, A
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 알루미늄(Al) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은, Al(s) + 3HCl(aq) → AlCl3(aq) + 3/2H2↑(g)인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the hydrogen gas generated by causing a chemical reaction between the
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 아연(Zn) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은, Zn(s) + 2HCl(aq) → Zn2 + + 2Cl- + H2인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the hydrogen gas produced by causing a chemical reaction between the
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 관제센터(600)는, CCTV를 통해 현장을 모니터링 가능하며, 유ㆍ무선송수신기(610)로 염산액체 저장탱크 관리자와 소방서, 관공서에 고지하고, 스마트폰을 통해 인근 지역주민에게 응급상황정보가 문자와 함께 자동으로 알람 되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 관제센터(600)를 제외한 염산액체 누출사고 감지 시스템은, 염산액체 저장탱크(700) 주위나 염산액체 누출 시 사고예방을 위한 방류벽 내부 바닥(800) 혹은 현장에서 누출이 가능한 배관 파이프라인 이음부(900) 주변에 하나 이상의 다수개로 설치되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the hydrochloric acid liquid leakage accident detection system except for the
본 발명의 염산액체 누출사고 감지 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.The hydrochloric acid liquid leakage accident detection system of the present invention has the following effects.
(1) 2~4%의 낮은 수소가스의 농도에서도 수소가스검출기의 센서가 충분히 동작 가능하도록 일정 규격을 갖는 안전한 용기 내부에 설치된 수소가스 증폭용 메쉬 망을 통해 초기 수소가스를 일정 농도로 증폭시켜 줌으로써, 초기 염산액체 누출사고 시에도 수소가스의 검출이 즉시 가능하다.(1) The initial hydrogen gas was amplified to a certain concentration through a mesh network for hydrogen gas amplification installed in a safe container having a certain standard so that the sensor of the hydrogen gas detector could operate sufficiently even at a low hydrogen gas concentration of 2 to 4% The detection of hydrogen gas is immediately possible even in the event of an initial leakage of hydrochloric acid liquid.
(2) 낮은 농도의 수소가스 발생 시에도 저가의 수소가스검출기 혹은 수소가스센서로도 검출이 가능함으로써, 수소가스검출기의 설치비를 획기적으로 줄일 수 있고, 고가의 수입대체 효과를 거둘 수 있는 독특한 효과가 있다.(2) Even when a low-concentration hydrogen gas is generated, it can be detected with a low-cost hydrogen gas detector or a hydrogen gas sensor, thereby remarkably reducing the installation cost of the hydrogen gas detector and achieving a unique effect .
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 대한 염산액체 저장탱크와 배관 파이프라인 이음부, 방호벽, 수소가스검출기의 설치 개념도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 대한 전체 기술적 구성 블럭도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 대한 관제센터를 제외한 감지 시스템을 구체적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 대한 수소가스 증폭용 메쉬 망과 스크롤 장치를 나타낸 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the installation of a hydrochloric acid liquid storage tank, a piping pipeline joint, a barrier wall, and a hydrogen gas detector for a hydrochloric acid liquid leakage accident detection system according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram of a whole technical block diagram of a system for detecting a liquid acid leakage phenomenon according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a diagram specifically illustrating a detection system excluding a control center for a liquid acid leak detection system according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a view illustrating a mesh network and a scroll device for hydrogen gas amplification for a hydrochloric acid liquid leakage accident detection system according to a preferred embodiment of the present invention;
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 내용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시하더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.First, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, it is to be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are displayed on different drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 대한 핵심 기술적 해결 수단은, 하우징(100)과, 카트리지(Cartridge,200)와, 수소가스 증폭용 메쉬 망(mesh,300)과, 스크롤 장치(400)와, 수소가스검출기(500) 및 관제센터(600)가 구성되며, 이들 구성들은 상호 유기적으로 결합되어 초기 염산용액 누출에 따른 2~4%의 낮은 수소가스의 농도에서도 센서가 충분히 동작 가능하도록 하기 위해 일정 규격을 갖는 안전한 용기 내부에 설치된 수소가스 증폭용 메쉬 망을 통해 수소가스발생량을 증폭시켜줌으로써, 초기 염산액체 누출사고 시에도 조기 검출이 가능하여 대형 누출사고를 사전에 방지할 수 있는 독특한 특징이 있다고 할 것이다.1 to 4, a key technical solution to the hydrochloric acid liquid leakage accident detection system according to a preferred embodiment of the present invention includes a
상기 하우징(100)은, 산에 강한 플라스틱 혹은 스테인레스로 제작되며, 염산액체 누출사고 시 일정 규격을 갖는 용기 내부에 수소가스를 포집하고 포집된 수소가스를 증폭시키기 위한 장치를 탈부착 혹은 장착시키는 수단으로, 상기 하우징(100)은 컵의 역 모양형상을 갖고 일정한 규격으로 제작하되, 2~4% 농도 이상의 수소가스 포집에도 안전하게 견딜 수 있도록 제작되는 것이다.The
여기서, 상기 하우징(100)을 통해 포집된 수소가스를 증폭시켜 수소가스검출기(500)의 센서로 하여금 검출한 데이터를 관제센터(600)로 전송하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염산액체 누출사고 감지 시스템에 포함되는 카트리지(200)와 수소가스 증폭용 메쉬 망(300), 스크롤 장치(400), 수소가스검출기(500)의 센서(510) 등을 내장시키거나 상기 하우징(100) 외부에 장착시켜 상기 하우징과 일체화된다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 하우징(100)의 설치장소는, 염산액체 저장탱크(700) 주위나 염산액체 누출 시 사고예방을 위한 방류벽 내부 바닥(800) 혹은 현장에서 누출이 가능한 배관 파이프라인 이음부(900) 주변에 설치된다.Here, in order to amplify the hydrogen gas collected through the
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 하우징(100)을 컵의 역 모양형상으로 제작하는 이유는, 누출된 염산액체가 대기 중의 수분과 결합할 때 발생되는 염소가스를 용이하게 흡수하고, 흡수된 염소가스를 수소보다 이온화 경향이 강한 알루미늄(Al) 혹은 아연(Zn) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조시킨 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 화학반응을 통해 생성되는 수소가스를 안전하게 증폭시켜 포집하기 위함이다. 이때 증폭된 수소가스를 수소가스검출기의 센서로 하여금 수소가스를 충분히 검출하도록 한다. 그리고 수소센서 및 기타 부속품을 보호하는데 그 특징이 있다.Therefore, the reason why the
상기 카트리지(Cartridge,200)는, 누출된 염산액체를 접촉하여 용이하게 흡수하고 흡수된 염산액체에서 발생된 수소가스를 증폭시키기 위한 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)을 내장시키기 위한 수단으로, 상기 하우징(100)의 하부에 탈부착 가능하되, 배관 파이프라인 이음부 등에서 누출된 상기 염산액체를 포집할 수 있도록 다수개의 홀(Hole, 210)이 천공된다. 또한, 상기 다수개의 홀(210) 상부에는 누출된 염산액체를 흡수하기 위하여 2겹으로 접은 흡수용 패드(Pad, 220)가 부착된다.The
여기서 상기 2겹으로 접은 흡수용 패드(220)는, 방호벽 내부 바닥 등에 누출된 염산액체를 신속하게 흡수하고 수소가스를 배출하는 기능이 이루어져야 하며, 염산액체를 중화시키거나 탈취하여서는 아니 된다. 그 이유는 상기 2겹으로 접은 흡수용 패드(220) 내부에 흡수된 염산액체는 알루미늄(Al)이나 아연(Zn) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 직접 접촉되어 화학반응을 일으켜 수소가스검출기(500)의 센서(510)로 하여금 충분히 감지 가능하도록 누출된 염산액체의 수소가스의 농도를 증폭시킬 필요가 있기 때문이다. 시중에 다양한 수소가스검출기 혹은 수소가스센서 저가 제품들이 출시되어 있으나, 폭발성을 고려하여 수소가스의 농도를 제한하는 관계로 인해 감지 기능이 떨어지는 경향이 높아 실제 수소가스센서의 기능을 발휘하지 못하고 있다. 낮은 검출 농도에서 센서의 기능을 발휘하는 수소가스검출기 혹은 수소가스센서들은 대부분의 수입품이며 고가이다.The two-folded
따라서 본 발명은 저가의 수소가스검출기 혹은 수소가스센서라 하더라도 누출된 염산액체가 대기 중의 수분과 결합할 때 발생되는 수소가스를 하우징(100) 내부로 포집시킨 후, 이를 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 직접 접촉시켜 화학반응을 통해 증폭시키는 독특한 고안 수단을 구비하고 있기 때문에 안정적으로 수소가스를 감지할 수 있다는 특징이 있다.Therefore, according to the present invention, the hydrogen gas generated when the leaking hydrochloric acid liquid is combined with the moisture in the atmosphere is collected into the
상기 수소가스 증폭용 메쉬 망(mesh,300)은, 누출된 염산액체와 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키기 위한 수단으로, 상기 카트리지(200)의 2겹으로 접은 흡수용 패드(220) 내부에 설치된다. 즉, 상기 카트리지(200)의 흡수용 패드(220) 내부에 장착되는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)이 상기 초기 누출된 염산액체와 접촉방식으로 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스의 농도를 일정한 농도로 증폭시켜 수소가스검출기(500)의 센서(510)가 수소를 용이하게 검출 가능하도록 하기 위해서는 수소보다 이온화 경향이 강한 알루미늄(Al) 혹은 아연(Zn) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조시킨다.The
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 알루미늄(Al) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은 (1)과 같다.In addition, by applying the nano technology to the aluminum material according to the embodiment of the present invention, the hydrogen gas produced by causing a chemical reaction between the
Al(s) + 3HCl(aq) → AlCl3(aq) + 3/2H2↑(g)................(1)Al (s) + 3HCl (aq ) → AlCl 3 (aq) + 3 / 2H 2 ↑ (g) ................ (1)
위 식 (1)에서 보는 바와 같이, 알루미늄과 염산액체(염화수소)가 화학반응을 일으키면 염화알루미늄과 수소가스가 발생되어 초기 염산액체의 수소가스를 증폭하게 된다.As shown in the above equation (1), when aluminum and hydrochloric acid liquid (hydrogen chloride) cause a chemical reaction, aluminum chloride and hydrogen gas are generated to amplify hydrogen gas in the initial hydrochloric acid liquid.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 아연(Zn) 소재를 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은 (2)와 같다.Further, by applying the nanotechnology to the zinc (Zn) material according to an embodiment of the present invention, the hydrogen gas generated by causing a chemical reaction between the
Zn(s) + 2HCl(aq) → Zn2 + + 2Cl- + H2 ......................(2)Zn (s) + 2HCl (aq ) → Zn 2 + + 2Cl - + H 2 ......................(2)
위 식 (2)에서 보는 바와 같이, 아연과 염산액체(염화수소)가 화학반응을 일으키면 아연과 염산 및 수소가스가 발생되어 초기 염산액체의 수소가스를 증폭하게 된다. As shown in the above equation (2), when zinc and hydrochloric acid (hydrogen chloride) chemically react, zinc, hydrochloric acid, and hydrogen gas are generated to amplify hydrogen gas in the initial hydrochloric acid liquid.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 위 식 (1)과 (2)에 의해 저장탱크나 배관 파이프라인 이음부 등에서 누출된 초기 염산액체와 알루미늄(Al)이나 아연(Zn) 소재로 나노기술을 적용하여 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시킴으로써, 저가의 수소가스센서라 하더라도 수소가스를 충분히 검출할 수 있기 때문에 조기에 경보가 가능하여 대형 누출사고를 사전에 방지할 수 있는 독특한 특징이 있다고 할 것이다.Therefore, in the embodiment of the present invention, nanotechnology is applied to the initial hydrochloric acid liquid and aluminum (Al) or zinc (Zn) material leaking from the storage tank or pipe pipeline joint by the above equations (1) By amplifying the hydrogen gas produced by the chemical reaction with the
상기 스크롤 장치(400)는, 롤(Roll) 타입의 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)을 감기 위한 수단으로, 상기 하우징(100)의 외경에는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)을 회전수단(410)에 롤(Roll) 타입으로 감아서 부착 혹은 장착하고, 상기 카트리지의 2겹으로 접은 흡수용 패드 내부로 메쉬 망의 제1 프레임(420)을 통과시킨다. 상기 제1 프레임은 염산액체 누출 시 화학반응에 의해 발생된 초기 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 과정에서 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망의 제1 프레임(420)은 산화된다. 누출사고 종료 후 산화된 상기 제1 프레임을 전진시켜 제2 프레임(430) 내지 제n 프레임(440) 상태까지 상기 회전수단(410)을 이용하여 수동으로 롤링(Rolling)시킨다.The
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 스크롤 장치(400)에 롤(Roll) 타입의 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)이 다수의 프레임 단위로 감겨져 있는 이유는, 염산액체의 누출사고 시 발생된 초기 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 과정에서 산화 가능한 상기 롤(Roll) 타입의 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)을 상기 카트리지(200)의 2겹으로 접은 흡수용 패드(220) 내부로 프레임(Frame) 단위로 시프트(Shift) 시킴으로써, 수소가스 증폭 수단의 손상 방지와 더불어 반영구적으로 사용이 가능하도록 하는데 그 특징이 있다.Therefore, the reason why the roll-type hydrogen gas-amplifying
상기 수소가스검출기(500)는, 상기 하우징(100) 내에 포집된 수소가스를 검출하고 관제센터로 전송하기 위한 수단으로, 센서(510)에서 검출된 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기(520)와 상기 A/D변환기의 신호를 관제센터(600)로 전송하는 유ㆍ무선송신기(530)를 구비한다.The
또한, 상기 수소가스검출기(500)의 센서(510)는 상기 하우징(100)의 최상부에 설치되며, 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)에서 증폭된 수소가스 농도를 검출하여 전기 신호로 변환시키기 위하여 우수한 전기 전도도와 넓은 표면적을 갖는 팔라듐(Pd)이 증착된다.The
다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 수소가스검출기(500)는 시중의 저가의 제품을 구입하여도 무방하며, 상기 수소가스검출기(500)의 센서(510)는 부분 개조를 통해 상기 하우징(100) 내부의 상단부에 내장 혹은 고정 위치시킨다. 이때, 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)을 통해 증폭된 수소가스가 상기 하우징 내부에 포집되면, 상기 센서(510)에 증착된 팔라듐(Pd)은 보다 넓은 표면적과 우수한 전기 전도도를 갖기 때문에 저가의 시중 수소가스검출기(500)이라 하더라도 포집된 수소가스를 용이하게 검출할 수 있게 된다.In other words, the
상기 관제센터(600)는, 염산액체 저장탱크나 배관이음부 등에서 발생된 크랙으로 인한 염산액체 누출사고 시 관제를 담당하는 수단으로, 상기 수소가스검출기(500)에 근거리 통신이 가능한 유ㆍ무선송신기(530)를 함께 구비하여 상기 하우징(100)과 일체화되어 있다. 상기 관제센터(600)에서는 상기 수소가스검출기(500)에서 신호 처리된 데이터를 상기 유ㆍ무선송신기(530)를 통해 염산액체 유출사고 정보를 수집하고, 누출사고 시에는 상기 수소가스검출기에는 근거리 통신용 유ㆍ무선송신기(530)를 구비하여 상기 하우징과 일체화되며, 상기 유ㆍ무선송신기(530)를 통해 염산액체 누출사고 정보를 수집하여 염산저장 탱크를 관리하고 누출사고 시에는 경보 발령한다.The
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 관제센터(600)는, CCTV를 통해 현장을 모니터링 가능하며, 유ㆍ무선송수신기(610)로 염산액체 저장탱크 관리자와 소방서, 관공서에 고지하고, 스마트폰을 통해 인근 지역주민에게 응급상황정보가 문자와 함께 자동으로 알람 된다.In addition, the
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 관제센터(600)를 구성하는 것은, 염산액체가 누출되어 대기 중의 수분과 결합할 경우 수소가 발생하고 이때 발생된 수소의 농도가 2~4%가 넘을 경우, 대기 중의 산소와 결합할 때 자연발화하거나 폭발하는 성질이 있기 때문에 수소의 생산, 보관, 사용과정에서 수소 누설에 대한 안전 관련 대책이 필수적이기 때문이다.Therefore, the
한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 관제센터(600)를 제외한 염산액체 누출사고 감지 시스템은, 염산액체 저장탱크(700) 주위나 염산액체 누출 시 사고예방을 위한 방류벽 내부 바닥(800) 혹은 현장에서 누출이 가능한 배관 파이프라인 이음부(900) 주변에 하나 이상의 다수개로 설치될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the hydrochloric acid liquid leakage accident detection system except for the
여기서, 상기 관제센터(600)를 제외한 염산액체 누출사고 감지 시스템을 하나 이상의 다수개의 설치하는 것은 저장탱크 설치수량과 배관 파이프라인 이음부 및 방호벽의 면적 등을 고려할 수 있다.Here, the installation of more than one hydrochloric acid liquid leakage accident detection system except for the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 제시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100 : 하우징 200 : 카트리지(Cartridge)
210 : 다수개의 홀(Hole)
220 : 2겹으로 접은 흡수용 패드(Pad)
300 : 수소가스 증폭용 메쉬 망 400 : 스크롤 장치
410 : 회전수단 420 : 제1 프레임
430 : 제2 프레임 440 : 제n 프레임
500 : 수소가스검출기 510 : 센서
520 : A/D변환기 530 : 유ㆍ무선송신기
600 : 관제센터 610 : 유ㆍ무선송수신기
700 : 저장탱크 800 : 방호벽 내부 바닥
900 : 배관 파이프라인 이음부100: Housing 200: Cartridge
210: a plurality of holes,
220: Double-folded absorbent pad (Pad)
300: mesh network for amplifying hydrogen gas 400: scroll device
410: rotating means 420: first frame
430: second frame 440: nth frame
500: hydrogen gas detector 510: sensor
520: A / D converter 530: wired / wireless transmitter
600: Control center 610: wired / wireless transceiver
700: Storage tank 800: Firewall inner bottom
900: Piping pipeline joint
Claims (5)
상기 시스템은 컵의 역 모양형상을 갖고 일정한 규격으로 제작하되, 2~4% 농도 이상의 수소가스 포집에도 안전하게 견딜 수 있도록 산에 강한 플라스틱으로 제작되는 하우징(100)과;
상기 하우징의 하부에 탈부착 가능하되, 배관 파이프에서 누출된 염산액체를 포집할 수 있도록 다수개의 홀(Hole, 210)이 천공되고, 상기 다수개의 홀 상부에는 상기 염산액체를 흡수하기 위한 2겹으로 접은 흡수용 패드(Pad, 220)가 부착된 카트리지(Cartridge,200)와;
상기 카트리지의 흡수용 패드 내부에는 상기 누출된 염산액체와 접촉방식으로 화학반응시켜 생성되는 저 농도의 수소가스를 일정한 농도로 증폭시켜 수소가스검출기의 센서로 하여금 수소가스 감지가 가능하도록 하는 수소보다 이온화 경향이 강한 알루미늄(Al) 혹은 아연(Zn) 소재를 위사경사로 직조되는 수소가스 증폭용 메쉬 망(mesh,300)과;
상기 하우징의 외경에는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망을 회전수단(410)에 롤(Roll) 타입으로 감아서 상기 카트리지의 2겹으로 접은 흡수용 패드 내부로 메쉬 망의 제1 프레임(420)을 통과시키되, 상기 염산액체 누출 시 화학반응에 의해 수소가스를 증폭시키는 과정에서 산화된 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망의 제1 프레임(420)을 전진시켜 제2 프레임(430) 내지 제n 프레임(440) 상태까지 롤링(Rolling) 가능한 스크롤 장치(400)와;
상기 하우징의 최상부에는 상기 수소가스 증폭용 메쉬 망에서 증폭된 수소가스 농도를 검출하여 전기 신호로 변환시키기 위한 팔라듐(Pd)이 증착되는 센서(510)가 구비되는 수소가스검출기(500)를 포함하며,
또한, 상기 수소가스검출기에는 근거리 통신용 유ㆍ무선송신기(530)를 구비하여 상기 하우징과 일체화되며, 상기 유ㆍ무선송신기를 통해 염산액체 유출사고 정보를 수집하여 염산저장 탱크를 관리하고 누출사고 시 경보 발령하는 관제센터(600)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템.
A system for detecting a liquid leak in a hydrochloric acid,
The system comprises a housing (100) having an inverted shape of the cup and having a predetermined size, and made of a plastic resistant to acid so as to withstand the capture of hydrogen gas at a concentration of 2 to 4% or more;
A plurality of holes (210) are formed in the lower part of the housing so as to collect the liquid of hydrochloric acid leaked from the piping pipe, and the upper part of the plurality of holes is folded into two folds A cartridge (200) having an absorbing pad (Pad) (220) attached thereto;
Concentration hydrogen gas produced by a chemical reaction in contact with the leaked hydrochloric acid liquid is amplified to a constant concentration in the absorption pad of the cartridge to ionize the hydrogen gas sensor to allow the sensor of the hydrogen gas detector to detect the hydrogen gas A mesh network 300 for hydrogen gas amplification in which aluminum (Al) or zinc (Zn) material having a strong tendency is weighed;
The hydrogen gas-amplifying mesh net is wound on the rotating means 410 by a roll type so as to pass through the first frame 420 of the mesh net to the inside of the absorption pad folded into two layers of the cartridge, In the process of amplifying the hydrogen gas by the chemical reaction during the leakage of the hydrochloric acid liquid, the first frame 420 of the oxidized hydrogen gas-amplifying mesh network is advanced to move the second frame 430 to the nth frame 440, A scroll device 400 capable of rolling up to a state;
And a hydrogen gas detector 500 having a sensor 510 on which palladium (Pd) is deposited to detect the concentration of hydrogen gas amplified in the hydrogen gas amplifying mesh network and convert it to an electrical signal, ,
In addition, the hydrogen gas detector is provided with a telecommunication transmitter / receiver 530 for short-distance communication, and is integrated with the housing, and collects hydrochloric acid liquid leakage accident information through the transmitter / receiver to manage a hydrochloric acid storage tank, And a control center (600) for issuing a hydrochloric acid liquid.
상기 알루미늄(Al) 소재를 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은,
Al(s) + 3HCl(aq) → AlCl3(aq) + 3/2H2↑(g)인 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템.
The method according to claim 1,
The chemical reaction formula for amplifying the generated hydrogen gas at a constant concentration by causing a chemical reaction between the mesh net 300 for hydrogen gas amplification woven with the aluminum (Al) material and the leaked hydrochloric acid liquid,
Al (s) + 3HCl (aq ) → AlCl 3 (aq) + 3 / 2H 2 ↑ (g) the hydrochloric acid liquid leakage accident detection system, characterized in that.
상기 아연(Zn) 소재를 위사경사로 직조된 수소가스 증폭용 메쉬 망(300)과 누출된 염산액체 간의 화학반응을 일으켜 생성되는 수소가스를 일정한 농도로 증폭시키는 화학반응 식은,
Zn(s) + 2HCl(aq) → Zn2+ + 2Cl- + H2인 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템.
The method according to claim 1,
The chemical reaction formula for amplifying the generated hydrogen gas at a constant concentration by causing a chemical reaction between the mesh network 300 for amplifying the hydrogen gas and the leaked hydrochloric acid liquid is formed by weaving the zinc (Zn)
Zn (s) + 2HCl (aq ) → Zn 2+ + 2Cl - + H 2 in hydrochloric acid liquid leakage accident detection system, characterized in that.
상기 관제센터(600)는, CCTV를 통해 현장을 모니터링 가능하며, 유ㆍ무선송수신기(610)로 염산액체 저장탱크 관리자와 소방서, 관공서에 고지하고, 스마트폰을 통해 인근 지역주민에게 응급상황정보가 문자와 함께 자동으로 알람 되는 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템.
The method according to claim 1,
The control center 600 can monitor the site through the CCTV and notify the manager of the hydrochloric acid liquid storage tank, the fire department, and the public office with the wire / wireless transceiver 610, and the emergency information Characterized in that the system is automatically alarmed with a character.
상기 시스템은, 염산액체 저장탱크(700) 주위나 염산액체 누출 시 사고예방을 위한 방호벽 내부 바닥(800) 혹은 현장에서 누출이 가능한 배관 파이프라인 이음부(900) 주변에 하나 이상의 다수개로 설치되는 것을 특징으로 하는 염산액체 누출사고 감지 시스템.The method according to claim 1,
The system may be installed in one or more of a plurality of locations around the hydrochloric acid liquid storage tank 700 or around the inner bottom wall 800 for prevention of accidental leakage of hydrochloric acid liquid or pipeline piping joint 900 capable of leaking in the field Features a hydrochloric acid liquid leak accident detection system.
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