KR101782260B1 - FTIR measurement system incorporating stabilization system of sample gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하기 전에 샘플가스의 안정화 시스템을 통해 FTIR 장치를 현장에서 0점 조정함으로써, 측정 오차가 줄어들어 정밀한 측정이 가능하고, 그로 인해 샘플가스에 대한 정확한 측정 값을 도출할 수 있어 측정의 신뢰도가 향상되는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system and, more particularly, to an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system, and more particularly, to an FTIR measurement system for analyzing the chemical and physical properties of a sample gas, An FTIR measurement system incorporating a stabilization system of sample gas which improves the reliability of the measurement by accurately measuring the sample gas by reducing the measurement error by adjusting the zero point in the field, will be.
FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 기반 초분광 분석장치에서 획득된 분광신호에는 측정된 배경 신호 외에 적외선 광선을 분광하는 과정에서 장치 내의 검출기, 투과창, 간섭계 등 광학부품 특성에 의해 생기는 신호가 포함되어 있다.The spectroscopic signals obtained by the FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) -based spectroscopic analyzer include signals generated by characteristics of optical components such as a detector, a transmission window, and an interferometer in the apparatus in the process of spectroscopying the infrared ray in addition to the measured background signal .
이때 기준이 되는 이상적인 광원인 흑체에 대한 적외선 분광 응답율을 측정하여 보정 계수를 얻고, 임의의 적외선 신호를 보정해야 정확한 스펙트럼 신호처리가 가능하다.At this time, the infrared spectral response rate of the black body, which is a reference light source, is measured to obtain a correction coefficient, and an arbitrary infrared signal must be corrected to enable accurate spectral signal processing.
근거리 적외선 스펙트럼의 개별 파장영역에서 샘플이 흡수한 빛을 측정하기 위해서, 부과된 파장을 분리하는 방법이 필요하다. 종래 기술에 공개된 분리 방법은 필터 휠(filter wheel), 회절격자 분광기, 음향광학 조절 필터(AOTF), 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광기를 포함한다. 관심있는 분석물이 강하게 빛을 흡수하여 분광기술로 용이하게 구별될 수 있으면, 필터 휠 장치는 분석물 농도를 결정하도록 하는데 충분한 개별 파장을 공급할 수 있다.In order to measure the light absorbed by the sample in the individual wavelength region of the near infrared spectrum, a method of separating the imposed wavelength is needed. The separation method disclosed in the prior art includes a filter wheel, a diffraction grating spectroscope, an acoustooptic control filter (AOTF), and a Fourier transform infrared (FTIR) spectroscope. If the analyte of interest strongly absorbs light and can be easily distinguished by spectroscopic techniques, the filter wheel apparatus can provide sufficient individual wavelengths to determine the analyte concentration.
이렇게, 상기 적외선 분광기(FTIR)를 통해 샘플 가스의 화학적, 물리적 특성 등을 분석하여 제공하는 것이다.Thus, the chemical and physical characteristics of the sample gas are analyzed and provided through the infrared spectroscope (FTIR).
그런데, 기존 현장 샘플 가스 채취시 적외선 분광기의 0점 조정이 불가하여 현장에서의 오차 개선이 어려움이 발생하고, 상기 적외선 분광기를 통해 샘플 가스의 측정시간이 길기 때문에 측정시간동안 샘플 가스의 농도가 변경되어 측정의 오차가 심하게 발생하는 문제점이 있다.However, since it is impossible to adjust the zero point of the infrared spectroscope during the sampling of the existing sample gas, it is difficult to improve the error in the field, and since the measurement time of the sample gas is long through the infrared spectroscope, So that there is a problem that an error in measurement occurs severely.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,
샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하기 전에 샘플가스의 안정화 시스템을 통해 FTIR 장치를 현장에서 0점 조정함으로써, 측정 오차가 줄어들어 정밀한 측정이 가능하고, 그로 인해 샘플가스에 대한 정확한 측정 값을 도출할 수 있어 측정의 신뢰도가 향상되는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.By adjusting the FTIR device at the zero point in the field through the sample gas stabilization system before analyzing the chemical and physical characteristics of the sample gas by transmitting infrared light to the sample gas, the measurement error is reduced and precise measurement is possible, The present invention provides an FTIR measurement system that incorporates a sample gas stabilization system that improves the reliability of measurement because it can derive an accurate measurement value for the sample gas.
또한, 버퍼 탱크에 저장된 샘플 가스가 제 2 쓰리웨이 밸브와 제 3 쓰리웨이 밸브의 개폐 제어에 의해 순환하면서 FTIR 장치에 샘플 가스 측정시간 동안 반복적으로 공급하고 측정함으로써, 측정시간 내에 측정대상이 되는 샘플 가스의 농도가 일정하기에 측정의 오차가 최소화되고, 그로 인해 정확한 측정 값을 도출할 수 있는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.The sample gas stored in the buffer tank is repeatedly supplied to and measured by the FTIR apparatus during the sample gas measurement time while circulating by the opening / closing control of the second three-way valve and the third three-way valve, It is an object of the present invention to provide an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system capable of minimizing measurement errors with a constant gas concentration and thereby deriving accurate measurement values.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스에서 화학적, 물리적 특성을 측정 및 분석하는 FTIR 측정 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides an FTIR measurement system for measuring and analyzing chemical and physical characteristics of a sample gas by transmitting infrared rays to a sample gas,
상기 샘플가스가 FTIR 측정 시스템에 이송되기 전, 상기 FTIR 측정 시스템의 FTIR 장치를 0점 조정하는 샘플가스의 안정화 시스템이 형성되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.Characterized in that before the sample gas is delivered to the FTIR measurement system, a stabilization system of sample gas is provided which adjusts the FTIR device of the FTIR measurement system by zero point .
또한, 본 발명의 샘플가스의 안정화 시스템은, 상기 TIR 측정 시스템의 FTIR 장치에 제로 가스를 주입시켜 FTIR 장치를 0점 조정하는 제로 가스 저장장치와;In addition, the sample gas stabilization system of the present invention comprises: a zero gas storage device for injecting zero gas into the FTIR device of the TIR measurement system to adjust the FTIR device by zero point;
상기 샘플가스를 임시 저장한 뒤, 내부에 저장된 샘플가스를 상기 FTIR 측정 시스템의 FTIR 장치에 전달하는 버퍼 탱크와;A buffer tank for temporarily storing the sample gas and delivering the sample gas stored therein to the FTIR device of the FTIR measurement system;
상기 샘플가스 또는 제로 가스 저장장치의 제로 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템의 FTIR 장치에 전달되도록 개폐 제어되는 제 1 쓰리웨이 밸브와;A first three-way valve that is selectively opened and closed to transfer either the sample gas or the zero gas of the zero-gas storage device to the FTIR device of the FTIR measurement system;
상기 제 1 쓰리웨이 밸브에서 이송된 가스 또는 제 3 쓰리웨이 밸브에서 이송된 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템의 FTIR 장치에 전달되도록 개폐 제어되는 제 2 쓰리웨이 밸브와;A second three-way valve opened / closed so that any one of the gas transferred from the first three-way valve or the gas transferred from the third three-way valve is selectively transferred to the FTIR device of the FTIR measurement system;
상기 버퍼 탱크에 저장된 샘플가스를 제 2 쓰리웨이 밸브 또는 외부 중 어느 한 방향으로 선택적으로 이송시키도록 개폐 제어되는 제 3 쓰리웨이 밸브;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.And a third three-way valve that is opened and closed to selectively transport the sample gas stored in the buffer tank to either the second three-way valve or the outside. Gt; FTIR < / RTI > measurement system.
또한, 본 발명의 제 1 쓰리웨이 밸브는 외부의 샘플가스가 이송되는 관, 제 2 쓰리웨이 밸브 및 제로 가스 저장장치와 각각 연결되고, In addition, the first three-way valve of the present invention is connected to a tube through which an external sample gas is transferred, a second three-way valve, and a zero gas storage device,
상기 제 2 쓰리웨이 밸브는 제 1 쓰리웨이 밸브, FTIR 장치의 입구 측 및 제 3 쓰리웨이 밸브과 각각 연결되며,The second three-way valve is connected to the first three-way valve, the inlet side of the FTIR device, and the third three-way valve,
상기 제 3 쓰리웨이 밸브는 버퍼 탱크의 입구 측, 제 2 쓰리웨이 밸브 및 외부로 샘플가스를 이송시키는 관과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.And the third three-way valve is connected to the inlet side of the buffer tank, the second three-way valve, and the tube for transferring the sample gas to the outside, respectively.
또한, 본 발명의 FTIR 측정 시스템은, 상기 샘플가스의 안정화 시스템을 통해 영점 조정이 된 후, 외부에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하는 FTIR 장치와;In addition, the FTIR measurement system of the present invention includes an FTIR device for analyzing the chemical and physical characteristics of a sample gas by transmitting infrared rays to an introduced sample gas after being zero-adjusted through the stabilization system of the sample gas, ;
상기 FTIR 장치의 배출구 측에 연결 형성되어 이송되는 샘플가스의 유량을 일정하게 유지하는 오리피스(Orifice) 장치와;An orifice device connected to the outlet side of the FTIR device to maintain a constant flow rate of sample gas to be delivered;
상기 오리피스 장치의 배출구 측에 연결 형성되어 샘플가스를 이송시키는 이송펌프;A transfer pump connected to the outlet side of the orifice device to transfer the sample gas;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system.
또한, 본 발명의 FTIR 장치는, 상기 샘플가스의 안정화 시스템에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과시켜 가스별 대역폭을 출력하는 가스 셀(GAS Cell)과;In addition, the FTIR apparatus of the present invention comprises: a gas cell (GAS Cell) which transmits infrared rays to the sample gas transferred from the stabilization system of the sample gas and outputs a bandwidth per gas;
상기 가스 셀의 외주연에 형성되어 가스 셀 내의 온도를 환경조건에 맞춰 유지하는 히터(Heater)와;A heater formed at an outer periphery of the gas cell to maintain the temperature of the gas cell in accordance with environmental conditions;
상기 가스 셀에서 적외선이 투과된 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석 및 제공하는 FTIR 벤치;An FTIR bench for analyzing and providing chemical and physical characteristics of a sample gas through which infrared rays are transmitted in the gas cell;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템은 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하기 전에 샘플가스의 안정화 시스템을 통해 FTIR 장치를 현장에서 0점 조정함으로써, 측정 오차가 줄어들어 정밀한 측정이 가능하고, 그로 인해 샘플가스에 대한 정확한 측정 값을 도출할 수 있어 측정의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.As described above, the FTIR measurement system incorporating the stabilization system of the sample gas of the present invention is a system for stabilizing the FTIR apparatus through the stabilization system of the sample gas before analyzing the chemical and physical characteristics of the sample gas by transmitting infrared rays to the sample gas. By adjusting the zero point in the field, the measurement error can be reduced to enable precise measurement, thereby allowing accurate measurement values for the sample gas to be derived, thereby improving the reliability of the measurement.
또한, 버퍼 탱크에 저장된 샘플 가스가 제 2 쓰리웨이 밸브와 제 3 쓰리웨이 밸브의 개폐 제어에 의해 순환하면서 FTIR 장치에 샘플 가스 측정시간 동안 반복적으로 공급하고 측정함으로써, 측정시간 내에 측정대상이 되는 샘플 가스의 농도가 일정하기에 측정의 오차가 최소화되고, 그로 인해 정확한 측정 값을 도출할 수 있는 효과가 있다.The sample gas stored in the buffer tank is repeatedly supplied to and measured by the FTIR apparatus during the sample gas measurement time while circulating by the opening / closing control of the second three-way valve and the third three-way valve, Since the concentration of the gas is constant, the measurement error is minimized, and the accurate measurement value can be obtained.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system according to an embodiment of the present invention.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing in detail several embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the details of construction and the arrangement of the components described in the following detailed description or illustrated in the drawings will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an FTIR measurement system incorporating a sample gas stabilization system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 샘플가스의 안정화 시스템이 접목된 FTIR 측정 시스템(300)은 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스에서 화학적, 물리적 특성을 측정 및 분석하는 FTIR 측정 시스템(300)으로써, 상기 샘플가스가 FTIR 측정 시스템(300)에 이송되기 전, FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치를 0점 조정하는 샘플가스의 안정화 시스템(200)이 형성된다.As shown in FIG. 1, the
상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 제로 가스를 주입시켜 FTIR 장치를 0점 조정하는 제로 가스 저장장치(210)와, 상기 샘플가스를 임시 저장한 뒤, 내부에 저장된 샘플가스를 상기 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 전달하는 버퍼 탱크(220)와, 상기 샘플가스 또는 제로 가스 저장장치(210)의 제로 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 전달되도록 개폐 제어되는 제 1 쓰리웨이 밸브(230)와, 상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)에서 이송된 가스 또는 제 3 쓰리웨이 밸브(250)에서 이송된 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 전달되도록 개폐 제어되는 제 2 쓰리웨이 밸브(240)와, 상기 버퍼 탱크(220)에 저장된 샘플가스를 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 또는 외부 중 어느 한 방향으로 선택적으로 이송시키도록 개폐 제어되는 제 3 쓰리웨이 밸브(250)로 구성된다. 이때, 상기 버퍼 탱크(220)는 FTIR 장치(310)의 출구 측과 오리피스 장치(320)의 입구 측 사이에 형성되어 내부에 저장된 샘플가스가 FTIR 측정 시스템(300) 내에 순환된다.1, the sample
여기서, 상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)는 외부의 샘플가스가 이송되는 관, 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 및 제로 가스 저장장치(210)와 각각 삼방향으로 연결되어 샘플 가스를 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 측으로 이송되도록 개폐하던가 제로 가스 저장장치(210)의 제로 가스가 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 측으로 이송되도록 개폐 제어할 수 있다.Here, the first three-
또한, 상기 제 2 쓰리웨이 밸브(240)는 제 1 쓰리웨이 밸브(230), FTIR 장치(310)의 입구 측 및 제 3 쓰리웨이 밸브(250)과 각각 삼방향으로 연결되어 제 1 쓰리웨이 밸브(230) 측에서 이송된 샘플 가스 또는 제로 가스가 FTIR 장치(310)에 이송되도록 개폐하던가 상기 제 3 쓰리웨이 밸브(250)를 통해 이송된 샘플가스가 FTIR 장치(310)에 이송되도록 개폐 제어할 수 있다.The second three-
그리고, 상기 제 3 쓰리웨이 밸브(250)는 제 2 쓰리웨이 밸브(240), FTIR 장치(310)의 출구 측에 형성되는 이송 펌프(330) 및 외부로 샘플가스를 이송시키는 관과 각각 삼방향으로 연결되어 이송 펌프(330)를 통해 버퍼 탱크(220)에 저장된 샘플 가스를 다시 제 2 쓰리웨이 밸브(240)에 전달되도록 개폐하던가 측정이 완료된 샘플 가스를 외부로 배출할 수 있도록 개폐 제어할 수 있다.The third three-
상기의 쓰리웨이 밸브(230,240,250)를 통해 버퍼 탱크(220) 내의 샘플 가스만으로 FTIR 장치(310)에서 측정할 수 있도록 반복 순환되는 방법은 이하에서 기술한다.A method of repeatedly circulating the sample gas in the
또한, 상기 쓰리웨이 밸브(230,240,250)는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)로써, 외부에 설치된 제어부(미도시)에 의해 자동 개폐가 가능하다.The three-
그리고, 상기 제로 가스라는 것은 FTIR 장치(310)를 0점 조정 가능하게 하는 가스로써, 드라이한 가스면서 측정 중 가장 낮은 값을 나타내는 표준이 되는 가스이다. 그렇기에 질소, 산소 등 다양한 가스를 사용할 수 있다.The zero gas is a gas that enables zero adjustment of the
한편, 상기 제로 가스에 의해 FTIR 장치(310)가 0점 조정되는 기능을 간단하게 설명하면, FTIR 장치(310)는 광원을 포함한 다수의 부품을 사용하여 시스템이 구성되므로 FTIR 장치(310)의 정밀도를 유지하기 위해서는 초기 제품 개발 상태의 안정 상태를 유지하여야 한다. 그러나 통상적인 FTIR 장치(310)는 사용자가 사용하는 단기간 또는 장기간에 걸쳐 그 상태가 조금씩 달라지므로 측정기의 정밀도를 유지하기 위해서 주기적으로 점검하여 정밀도를 유지하는 행위를 하여야 하며, 이를 측정기에 대한 교정이라 한다.The function of the
여기서, FTIR 장치(310)에서의 교정은 2가지가 있는데, 영점교정과 스판교정으로 나눈다. 상기 영점교정은 질소가스 또는 건조한 공기를 이용하여 이를 FTIR 장치(310)의 측정셀에 흘린 후, 측정셀에 들어있는 가스를 0점(제로)으로 인식하게 하여 FTIR 장치(310)로 하여금 측정결과를 0으로 표시하게 하게 한다. Here, there are two types of calibration in the
그리고, 상기 스판교정은 사용자가 임의의 가스를 선택하되, 측정범위의 80~90％의 농도를 선정한 후, 이를 FTIR 장치(310)의 측정셀에 흘린 후, 측정셀에 들어있는 가스를 해당 농도록 인식하게 하여 FTIR 장치(310)로 하여금 측정결과를 해당 농도로 표시하게 한다. In the span calibration, the user selects an arbitrary gas, selects a concentration of 80 to 90% of the measurement range, flows the measurement gas into the measurement cell of the
이렇듯, 영점교정과 스판교정은 측정기의 정밀도를 유지하기 위해 주기적으로 하며, 그 주기는 사용자가 주기적으로 장비의 정밀도를 확인하고 할 때에에 사용하거나, 임의의 시료를 측정하기 전에 정밀도를 높이기 위해 사용하며 교정의 유무는 사용자가 판단한다.In this way, zero calibration and span calibration are performed periodically to maintain the precision of the instrument, and the period is used to check the accuracy of the instrument periodically by the user or to increase the accuracy before measuring any sample. The user determines whether or not the calibration is performed.
한편, 상기 FTIR 측정 시스템(300)은, 상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하는 FTIR 장치(310)와, 상기 FTIR 장치(310)의 배출구 측에 연결 형성되어 이송되는 샘플가스의 유량을 일정하게 유지하는 오리피스(Orifice) 장치(320)와, 상기 오리피스 장치(320)의 배출구 측에 연결 형성되어 샘플가스를 이송시키는 이송펌프(330)로 구성된다.The FTIR
여기서, 상기 FTIR 장치(310)는, 상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)의 제 2 쓰리웨이 밸브(240)에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과시켜 가스별 대역폭을 출력하는 가스 셀(GAS Cell,311)과, 상기 가스 셀(311)의 외주연에 형성되어 가스 셀(311) 내의 온도를 환경조건에 맞춰 유지하는 히터(Heater,312)와, 상기 가스 셀(311)에서 적외선이 투과된 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석 및 제공하는 FTIR 벤치(313)로 구성된다.Here, the
그리고, 상기 FTIR 장치(310)와 오리피스 장치(320) 사이에는 이송되는 샘플가스의 온도와 압력을 측정하는 온도센서(350)와 압력센서(340)가 더 설치된다.Between the
이하에서는 상기에서 기술한 샘플가스의 안정화 시스템(200)이 접목된 FTIR 측정 시스템(300)에서 샘플 가스의 농도가 일정하게 유지되면서 측정하는 방법에 대해 기술한다.Hereinafter, a method of measuring the concentration of the sample gas while maintaining the concentration of the sample gas in the
우선, 외부에서 유입되는 샘플 가스를 버퍼 탱크(220) 내에 저장하는데, 이때, 제 1 쓰리웨이 밸브(230)와 제 2 쓰리웨이 밸브(240)를 개폐 제어하여 샘플 가스가 버퍼 탱크(220)로 이송되도록 하여 샘플 가스를 저장한다. 이때, 샘플 가스가 버퍼 탱크(220)에 저장되기 전에 FTIR 장치(310)에서 1차 측정한 뒤, 버퍼 탱크(220)에 저장되고, 상기 버퍼 탱크(220)에 저장된 샘플가스가 FTIR 측정 시스템(300)을 순환하면서 측정되는 것이다.At this time, the first three
상기와 같이 순환되도록 상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)를 완전 차단한 뒤, 제 2 쓰리웨이 밸브(240)와 제 3 쓰리웨이 밸브(250)를 개폐 제어하여 버퍼 탱크(220) 내의 샘플 가스가 FTIR 장치(310)로 이송되도록 하여 FTIR 장치(310)에서 2차 측정하고, 그런 뒤에 측정된 샘플 가스는 다시 버퍼 탱크(220)에 저장되며, 상기 버퍼 탱트(220) 내에 유입된 샘플 가스는 이송펌프(330)를 통해 제 3 쓰리웨이 밸브(250)와 제 2 쓰리웨이 밸브(240)를 거쳐 다시 FTIR 장치(310)에 전달되어 3차 측정하고, 다시 버퍼 탱크(220) 내로 유입되는 방식으로 여러번 같은 농도의 샘플 가스로 측정이 이루어지기에 측정 오차가 최소화되어 측정이 정밀해진다.
여기서, 기존에는 외부에서 계속적으로 샘플 가스가 유입되는데, 이때, FTIR 장치(310)는 측정하는데 시간(약 2초정도)이 소요되고, 이 소요되는 시간동안 계속적으로 샘플 가스가 유입되어 샘플 가스의 농도가 변경되기에 측정의 오차가 크게 발생하는 것이다.In this case, the
이처럼 상기와 같은 문제점을 본 발명에서는 버퍼 탱크(220)와 다수개의 쓰리웨이 밸브(230,240,250)를 통해 해결한 것이다.In the present invention, the
그리고, 상기와 같은 측정 방법 전에 제로 가스 저장장치(210)의 제로 가스를 FTIR 장치(310)에 전달하여 FTIR 장치(310)를 0점 조정한 뒤, 상기와 같은 측정 방법을 시행하는 것이다. 이처럼, 상기 FTIR 장치(310) 0점 조정을 해야 계속적인 측정에 따른 오차가 개선되기 때문이다.The zero gas of the zero
200 : 샘플가스의 안정화 시스템 210 : 제로 가스 저장장치
220 : 버퍼 탱크 230 : 제 1 쓰리웨이 밸브
240 : 제 2 쓰리웨이 밸브 250 : 제 3 쓰리웨이 밸브
300 : FTIR 측정 시스템 310 : FTIR 장치
311 : 가스셀 312 : 히터
313 : FTIR 벤치 320 : 오리피스 장치
330 : 이송펌프 340 : 압력센서
350 : 온도센서200: sample gas stabilization system 210: zero gas storage device
220: buffer tank 230: first three way valve
240: second three way valve 250: third three way valve
300: FTIR measurement system 310: FTIR device
311: gas cell 312: heater
313: FTIR bench 320: Orifice device
330: Transfer pump 340: Pressure sensor
350: Temperature sensor
Claims (5)
상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)은 상기 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 제로 가스를 주입시켜 FTIR 장치를 0점 조정하는 제로 가스 저장장치(210); 및
상기 샘플가스를 임시 저장한 뒤, 내부에 저장된 샘플가스를 상기 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 전달하는 버퍼 탱크(220); 및
상기 샘플가스 또는 제로 가스 저장장치(210)의 제로 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치에 전달되도록 개폐 제어되는 제 1 쓰리웨이 밸브(230); 및
상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)는 외부의 샘플가스가 이송되는 관, 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 및 제로 가스 저장장치(210)와 각각 연결되며; 및
상기 제 2 쓰리웨이 밸브(240)는 제 1 쓰리웨이 밸브(230), FTIR 장치(310)의 입구 측 및 제 3 쓰리웨이 밸브(250)와 연결되며; 및
상기 제 3 쓰리웨이 밸브(250)는 버퍼 탱크(220)의 입구 측, 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 및 외부로 샘플가스를 이송시키는 관과 연결되어,
상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)에서 이송된 가스 또는 제 3 쓰리웨이 밸브(250)에서 이송된 가스 중 어느 하나를 선택적으로 FTIR 측정 시스템(300)의 FTIR 장치(310)에 전달되도록 개폐 제어되는 제 2 쓰리웨이 밸브(240); 및
상기 버퍼 탱크(220)에 저장된 샘플가스를 제 2 쓰리웨이 밸브(240) 또는 외부 중 어느 한 방향으로 선택적으로 이송시키도록 개폐 제어되는 제 3 쓰리웨이 밸브(250);를 포함하며,
상기 FTIR 측정 시스템(300)은 상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)을 통해 영점 조정이 된 후, 외부에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과하여 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석하는 FTIR 장치(310); 및
상기 FTIR 장치(310)의 배출구 측에 연결 형성되어 이송되는 샘플가스의 유량을 일정하게 유지하는 오리피스(Orifice) 장치(320); 및
상기 오리피스 장치(320)의 배출구 측에 연결 형성되어 샘플가스를 이송시키는 이송펌프(330); 및
상기 FTIR 장치(310)는 상기 샘플가스의 안정화 시스템(200)에서 이송되어 유입된 샘플가스에 적외선을 투과시켜 가스별 대역폭을 출력하는 가스 셀(GAS Cell,311); 및
상기 가스 셀(311)의 외주연에 형성되어 가스 셀(311) 내의 온도를 환경조건에 맞춰 유지하는 히터(Heater,312); 및
상기 가스 셀(311)에서 적외선이 투과된 샘플가스의 화학적, 물리적 특성을 분석 및 제공하는 FTIR 벤치(313);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 구비된 FTIR 측정 시스템을 이용한 샘플가스 측정방법에 있어서,
외부에서 유입되는 샘플 가스를 버퍼 탱크(220) 내에 저장하는데, 이때, 제 1 쓰리웨이 밸브(230)와 제 2 쓰리웨이 밸브(240)를 개폐 제어하여 샘플 가스가 버퍼 탱크(220)로 이송되도록 하여 샘플 가스를 저장하며; 및
상기 샘플 가스가 버퍼 탱크(220)에 저장되기 전에 FTIR 장치(310)에서 1차 측정한 뒤, 버퍼 탱크(220)에 저장되고, 상기 버퍼 탱크(220)에 저장된 상기 샘플가스가 FTIR 측정 시스템(300)을 순환하면서 측정되며; 및
상기와 같이 순환되도록 상기 제 1 쓰리웨이 밸브(230)를 완전 차단한 뒤, 제 2 쓰리웨이 밸브(240)와 제 3 쓰리웨이 밸브(250)를 개폐 제어하여 버퍼 탱크(220) 내의 샘플 가스가 FTIR 장치(310)로 이송되도록 하여 FTIR 장치(310)에서 2차 측정하고, 그런 뒤에 측정된 샘플 가스는 다시 버퍼 탱크(220)에 저장되며; 및
상기 버퍼 탱크(220) 내에 유입된 샘플 가스는 이송펌프(330)를 통해 제 3 쓰리웨이 밸브(250)와 제 2 쓰리웨이 밸브(240)를 거쳐 다시 FTIR 장치(310)에 전달되어 3차 측정하고, 다시 버퍼 탱크(220) 내로 유입되는 방식으로 여러 번 같은 농도의 샘플 가스 측정이 이루어지기에 측정 오차가 최소화되어 측정이 정밀해지는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 안정화 시스템이 구비된 FTIR 측정 시스템을 이용한 샘플가스 측정방법.A sample gas for zero point adjustment of the FTIR device of the FTIR measurement system 300 before the sample gas is transferred to the FTIR measurement system 300 for measuring and analyzing chemical and physical properties in the sample gas by transmitting infrared light to the sample gas A stabilization system 200 is provided; And
The sample gas stabilization system 200 includes a zero gas storage device 210 for injecting zero gas into the FTIR device 310 of the FTIR measurement system 300 to adjust the FTIR device zero point; And
A buffer tank 220 for temporarily storing the sample gas and delivering the sample gas stored therein to the FTIR apparatus 310 of the FTIR measurement system 300; And
A first three-way valve (230) that is selectively opened and closed to transfer either the sample gas or the zero gas of the zero gas storage device (210) to the FTIR device of the FTIR measurement system (300); And
The first three-way valve 230 is connected to a pipe through which an external sample gas is transferred, a second three-way valve 240 and a zero gas storage device 210, respectively; And
The second three-way valve 240 is connected to the first three-way valve 230, the inlet side of the FTIR device 310 and the third three-way valve 250; And
The third three-way valve 250 is connected to the inlet side of the buffer tank 220, the second three-way valve 240 and a pipe for transferring the sample gas to the outside,
Way valve (230) or the gas conveyed from the third three-way valve (250) is selectively opened and closed so as to be transmitted to the FTIR device (310) of the FTIR measurement system (300) A second three-way valve (240); And
And a third three-way valve (250) that is opened and closed to selectively transfer the sample gas stored in the buffer tank (220) to either the second three-way valve (240) or the outside,
The FTIR measurement system 300 includes an FTIR device 300 for analyzing the chemical and physical characteristics of the sample gas by transmitting infrared rays to the sample gas transferred from the outside after being adjusted through the stabilization system 200 of the sample gas, (310); And
An orifice device 320 connected to the outlet side of the FTIR device 310 to maintain a constant flow rate of sample gas to be delivered; And
A transfer pump 330 connected to the outlet side of the orifice device 320 to transfer the sample gas; And
The FTIR apparatus 310 includes a gas cell (GAS Cell) 311 for transmitting infrared light to the sample gas introduced from the stabilization system 200 and outputting a bandwidth for each gas. And
A heater 312 formed at an outer periphery of the gas cell 311 to maintain the temperature of the gas cell 311 in accordance with environmental conditions; And
And an FTIR bench 313 for analyzing and providing chemical and physical characteristics of a sample gas through which the infrared rays are transmitted from the gas cell 311. The FTIR measurement system includes a sample gas stabilization system In the sample gas measurement method used,
Way valve 230 and the second three-way valve 240 so that the sample gas is transferred to the buffer tank 220 so that the sample gas is transferred to the buffer tank 220. In this case, To store the sample gas; And
The sample gas is firstly measured in the FTIR apparatus 310 before being stored in the buffer tank 220 and then stored in the buffer tank 220 and the sample gas stored in the buffer tank 220 is measured by the FTIR measurement system 300); And
Way valve 230 and the third and fourth three way valves 250 and 250 so as to circulate the sample gas in the buffer tank 220 to shut off the sample gas in the buffer tank 220 And then transferred to the FTIR apparatus 310 for secondary measurement in the FTIR apparatus 310, and then the measured sample gas is stored again in the buffer tank 220; And
The sample gas introduced into the buffer tank 220 is transferred to the FTIR apparatus 310 through the third and fourth three-way valves 250 and 240 via the transfer pump 330, And the sample gas is sampled several times in such a manner that the sample gas is introduced again into the buffer tank 220, so that the measurement error is minimized, and the measurement is precise, so that the FTIR measurement system equipped with the sample gas stabilization system Method of measuring sample gas used.
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|---|---|---|---|
| KR1020160050714A KR101782260B1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | FTIR measurement system incorporating stabilization system of sample gas |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102110170B1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-05-13 | 재단법인 한국화학융합시험연구원 | Radiative forcing measurement system for calculating global warming potential of sample gas |
| KR102194876B1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-12-23 | 대한민국 | Sensing apparatus for livestock derived gas and data processing method |
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- 2016-04-26 KR KR1020160050714A patent/KR101782260B1/en active IP Right Grant
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