KR101925544B1 - 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 항온검출기를 통한 PID제어를 이용하여 안정적인 암모니아 측정을 수행하고, 전처리과정을 통한 부유물질의 최소화를 구현하여 원활한 암모니아 측정 과정을 수행할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 단일 광원으로부터 나온 광을 조사하는 광원부; 측정 대상인 시료가 흐르고, 상기 광원부에서 조사된 광을 투과시키는 광학셀; 및 상기 광학셀을 투과한 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 상기 시료에 포함된 암모니아 농도를 계측하는 계측부를 포함하고, 상기 광학셀 내에 위치되는 시료는 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-아미노살리실산염 (aminosalicylate)를 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)로 발색시킨 반응시약과 혼합되며, 상기 계측부는 상기 반응시약과 혼합된 시료의 흡광도를 660nm에서 측정하는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 개시한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 단일 광원으로부터 나온 광을 조사하는 광원부; 측정 대상인 시료가 흐르고, 상기 광원부에서 조사된 광을 투과시키는 광학셀; 및 상기 광학셀을 투과한 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 상기 시료에 포함된 암모니아 농도를 계측하는 계측부를 포함하고, 상기 광학셀 내에 위치되는 시료는 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-아미노살리실산염 (aminosalicylate)를 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)로 발색시킨 반응시약과 혼합되며, 상기 계측부는 상기 반응시약과 혼합된 시료의 흡광도를 660nm에서 측정하는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에 관한 것이다.
암모니아성질소는 수중에 용해되어 있는 암모늄염을 질소량으로 나타낸 것으로, 자연계에 존재하는 암모니아성질소는 유기물이 부패하면서 동시에 발생하는 CO2와 결합하여 (NH4)2CO3형으로 존재하고, 빗물 등의 암모니아성질소는 미량의 탄산염으로 존재하며, 또한 대기오염지역에서 SO2의 양이 많은 경우에는 (NH4)2SO4의 형을 포함하기도 한다. 일반적으로, 물이 유기성 질소로 오염된 경우 점차 부패, 발효, 산화 등에 의하여 분해되어 우선 암모니아를 생성하므로 암모니아성질소는 물의 오염도를 나타내는 하나의 지표로 쓰이고 있다.
최근, 갈수기에 초기강우에 의한 암모니아성질소가 원수로 유입되는 일이 빈번하게 발생하므로, 급변하는 원수수질에 즉각적인 대처가 필요하다. 원수내 암모니아성질소를 제거하기 위하여 일반적으로 파과점 염소주입 (Breakpoint Chlorination) 방법이 사용되고 있다. 파과점 염소주입 방법은 원수에 파과점 이상으로 염소를 주입하여 암모니아성질소를 산화시켜 질소 가스나 기타 안정된 화합물로 바꾸는 방법이다. 따라서, 암모니아성질소의 완전파과처리를 위한 염소요구량을 정확하게 산정하기 위하여, 수중 암모니아성질소의 농도를 빠르고 정확하게 측정할 것이 요구되고 있다.
현재 널리 이용되고 있는 암모니아성질소의 분석방법으로는 흡광광도법(인도페놀법) 및 이온전극법이 있다. 흡광광도법은 암모니아성질소가 차아염소산나트륨의 존재하에 모노클로라민과 반응한 후, 페놀과 반응하여 생성되는 인도 페놀의 청색을 640nm에서 측정하는 방법이며, 비교적 깨끗한 하천수에 많이 적용되고 있다. 흡광광도법은 온라인 및 오프라인으로 계측 가능하지만, 분석시간이 1시간 이상 소요되며, 전염소처리한 원수를 분석하는 경우 모노클로라민이 발해물질로 작용하여 오차가 발생할 우려가 있다.
또한, 이온전극법은 시료에 수산화나트륨을 넣고 pH를 11~13으로 조정하여 암모늄이온을 암모니아로 변화시킨 다음 암모니아 이온전극을 이용하여 측정하는 방법이다. 이온전극법도 온라인 및 오프라인으로 계측 가능하지만, 온라인 측정시 12분 이상이 소요되어 급변하는 원수수질에 대처하기 힘들고, 저수온이나 저농도인 경우 오차가 발생한다는 단점이 있다.
따라서, 암모니아성질소의 함량을 빠르고 정확하게 측정하기 위하여 새로운 분석 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 실시예는 항온검출기를 통한 PID제어를 이용하여 안정적인 암모니아 측정을 수행하고, 전처리과정을 통한 부유물질의 최소화를 구현하여 원활한 암모니아 측정 과정을 수행할 수 있는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템은 단일 광원으로부터 나온 광을 조사하는 광원부; 측정 대상인 시료가 흐르고, 상기 광원부에서 조사된 광을 투과시키는 광학셀; 및 상기 광학셀을 투과한 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 상기 시료에 포함된 암모니아 농도를 계측하는 계측부를 포함하고, 상기 광학셀 내에 위치되는 시료는 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-아미노살리실산염 (aminosalicylate)를 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)로 발색시킨 반응시약과 혼합되며, 상기 계측부는 상기 반응시약과 혼합된 시료의 흡광도를 660nm에서 측정할 수 있다.
상기 광학셀에는 히터 및 온도 센서를 포함하는 항온검출기가 더 구비되고, 상기 계측부는 상기 시료의 발색반응을 위하여 상기 시료에 대하여 PID(Proportional Integral Derivation) 제어를 통한 온도제어를 수행할 수 있다.
상기 광학셀의 유입단에는 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치가 구비될 수 있다.
상기 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치는 부유물질을 제거한 시료를 상기 광학셀로 연속적으로 공급하고, 주기적으로 에어 펌프(Air Pump)를 이용하여 필터에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템은 항온검출기를 통한 PID제어를 이용하여 안정적인 암모니아 측정을 수행하고, 전처리과정을 통한 부유물질의 최소화를 구현하여 원활한 암모니아 측정 과정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 항온검출기를 통한 PID제어를 이용하여 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 시료와 반응시약의 혼합반응의 촉진을 위한 혼합반응조의 교반 및 광학셀로의 연속순환을 이용하여 반응시료의 온도조절 및 혼합반응을 강화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치를 통하여 시료의 발색반응의 분석시에 오차발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서 시료의 온도조절 및 혼합반을을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서의 자동역세 전처리과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서 시료의 온도조절 및 혼합반을을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서의 자동역세 전처리과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서 시료의 온도조절 및 혼합반을을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템에서의 자동역세 전처리과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템(10)은 광원부(110), 광학셀(120), 계측부(130), 항온검출기(140) 및 전처리 필터링 장치(150)를 포함한다.
여기서, 광원부(110), 광학셀(120), 계측부(130), 항온검출기(140)는 직사각형의 모양의 기판 부재 상에 형성될 수 있고, 기판 부재의 상면에는 자체 부피에 비해 최대 800%까지 수분을 흡수할 수 있는 반고체 상태의 하이드로겔(Hydrogel)을 부착할 수 있다. 여기서, 상기 하이드로겔은 1w/v.% Alginate와 0.5w/v.% Agarose 하이브리드 하이드로겔을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기(140)를 구비한 암모니아 측정시스템(10)에서 암모니아 측정방식은 발색법 중 살리실산염법(Salicylate method)을 적용하고 있다.
이러한 살리실산염법은 수질오염공정시험기준의 인도페놀법과 동일한 방식을 사용하되 페놀의 유해성을 고려하여 무해한 살리실산염(salicylate)으로 대체하여 사용하는 방식이다.
또한, 살리실산염법은 물속에 존재하는 암모니아를 측정하기 위하여 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-aminosalicylate(아미노살리실산염)을 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)으로 발색시켜 흡광도를 660nm에서 측정하여 암모니아를 정량하는 방법이다.
니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)은 화학식이 Na2[Fe(CN)5NO]·2H2O로서 무기질의 화합물로서 붉은 빛을 띠는 염을 의미한다. 일반적으로, 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)은 Sodium Nitroprusside로 동일한 의미로 사용되고 있으나, 본 발명에서는 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)은 CAS No.: 14402-89-2와 동일 또는 유사한 성상을 갖는 화합물을 의미하고 Sodium Nitroprusside는 CAS No.: 13755-38-9와 동일 또는 유사한 성상을 갖는 화합물을 의미한다.
본 발명은 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide) 또는 Sodium Nitroprusside를 단독으로 사용하거나 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)은 CAS No.: 14402-89-2를 사용하고 Sodium Nitroprusside는 CAS No.: 13755-38-9를 각각 개별적으로 사용하거나 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
상기한 바와 같이 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)과 Sodium Nitroprusside는 동일한 화학식을 갖는 것임에도 불구하고 그 성상이나 물리적 화학적 성질에서 차이가 존재하고 있어, 본 발명에서는 Cas No.가 서로 다른 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)과 Sodium Nitroprusside를 사용하여 암모니아성 질소가 포함된 시료와 반응하여 발색하는 작용을 크게 해주는 기능을 수행하게 한다.
이때, 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)의 발색반응은 고온에서 더욱 안정적으로 이루어지며 이러한 조건을 형성하기 위해 본 발명에서는 검출기에 항온장치를 추가하여 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다. 즉, 구체적으로는 검출기의 안정적인 측정을 위한 고온의 환경조건을 형성하기 위해 광학셀(120)에 히터 및 온도센서를 장착하여 PID(Proportional Integral Derivation) 제어를 통한 온도제어 기능을 구현한다. 바람직하게, 본 발명에서는 발색반응을 위하여 50℃로 온도제어를 수행하여 최적의 조건을 구현한다.
한편, 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)과 Sodium Nitroprusside를 혼합하여 사용하는 경우 Sodium Nitroferricyanide와 Sodium Nitroprusside의 혼합비율은 1:0.5~2 정도로 하는 것이 좋다.
본 발명은 이렇게 시료에 암모니아성 질소 검출시약을 혼합하여 반응되어 발색된 정도와 각 암모니아성 질소 농도에 대한 표준용액에 대하여 암모니아성 질소 검출시약을 혼합하여 발색된 정도와 대조 또는 비교하여 암모니아성 질소 농도를 검출할 수 있다.
상기한 시료와 표준액과의 발색 정도를 대조 또는 비교하는 방법은 다양하게 채용할 수 있으며, 바람직하게는 흡광광도법 또는 비색표 대조를 이용하여 암모니아성 질소 농도를 산출할 수 있다.
따라서 본 발명은 암모니아성 질소 검출시약을 시료에 혼합하여 그 발색하는 정도를 흡광광도법 또는 비색표 대조법을 이용하여 시료에 포함된 암모니아성 질소 농도를 산출할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 흡광광도법은 시료 용액 중의 목적 성분을 적당한 시약으로 광흡수 물질로 변화시켜 특정파장에서 광흡수 정도를 측정하여 목적 성분의 농도를 구하는 통상의 방법을 의미한다.
본 발명의 흡광광도법은 람버트 비어 법칙을 적용하여 목적 성분의 농도를 구하는 것으로 통상의 흡광광도 분석장치는 통상 광원부, 파장선택부, 시료부, 측광부 등으로 이루어져 있다.
흡광광도법에서 농도를 측정하는 방법으로는 색의 발색정도를 이용하는 비색법, 시료 용액의 현탁정도를 이용하는 비탁법 등이 있다. 흡광광도법은 시료액에 대응하는 대조액을 만들어 흡광도를 측정하고 이에 따라 검량선을 작성한 후 시료액의 흡광광도를 측정하여 검량선과 비교하여 농도를 측정하게 된다.
본 발명에서는 비색법, 비탁법 모두 다 사용이 가능하다.
비색법을 이용할 경우, 목적하는 성분을 여러 가지 농도에 따라 표준액을 만들고 이 표준액에 대하여 본 발명의 암모니아성 질소 검출시약을 투입하여 기준 비색표를 설정한다.
그리고 시료에 상기한 암모니아성 질소 검출시약을 혼합하여 혼화 반응시킨 나온 발색정도를 상기 기준 비색표와 비교하여 시료액의 농도를 측정하는 방법을 의미한다.
따라서 본 발명은 암모니아성 질소 검출시약을 시료에 혼화 반응시켜 그 발색하는 정도를 이용하여 암모니아성 질소 농도를 측정하는 그 어떤 방법도 본 발명의 기술적 내용에 포함된다 할 것이다.
상기 광원부(110)는 단일 광원으로부터 나온 광을 조사한다. 여기서, 상기 광원은 660nm 파장대의 발광소자인 발광다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)로 구성될 수 있다.
상기 광학셀(120)은 측정 대상인 시료가 흐르고, 광원부(110)에서 조사된 광을 계측부(130) 방향으로 투과시킨다.
이때, 상기 광학셀(120) 내에 위치되는 시료는 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-아미노살리실산염 (aminosalicylate)를 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide)로 발색시킨 반응시약과 혼합된다.
상기 계측부(130)는 광학셀(120)을 투과한 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 시료에 포함된 암모니아 농도(즉, 암모니아 질소 농도)를 계측한다. 이러한 계측부(130)는 반응시약과 혼합된 시료의 흡광도를 660nm에서 측정하게 된다. 여기서, 수광을 위한 소자는 광 다이오드(photo diode) 또는 광 트리오드(photo triode) 등과 같은 센서를 사용할 수 있다. 이때, 센서 감도의 용이성을 확보하기 위하여 어레이로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 계측부(130)는 광신호처리부와 전기신호처리부를 포함하고, 광신호처리부는 물리량에 의존한 광신호를 광전류로 변화시키고 이후에 전기신호처리부는 광전류를 전압변환, 증폭, 디지털화시킴으로써 최종 출력신호를 발생시킨다.
이때, 최종출력신호는 입력 광 파워의 크기에 상관없이 오직 파장에 따라 고유한 값을 가진다. 이를 위해 암모니아 농도가 없거나 암모니아를 측정한 값을 기준 값으로 나타내는 기준 광신호와 암모니아에 반응한 광신호처리는 비율척도측정(ratiometric measurement) 방식을 따른다. 즉, 두 개의 신호를 비교하여 변수에 대한 함수값을 규정하는 원리이다. 여기서, 변수는 물리량 변화에 의해 유도된 파장변화이고 함수값은 최종 출력신호 값을 의미하게 된다.
이때, 최종 출력신호 값은 신호처리부로 입사되는 광 출력 크기 변화의 변수를 제거하고 오직 파장의 위치에만 의존하는 값을 가질 수 있도록 해야 한다. 이것의 원리가 암모니아 농도 변화에 의해 유도된 파장변화 감지이기 때문에 이외에 출력 값에 영향을 미치는 모든 요소는 잡음으로 작용하기 때문이다.
이를 위해 비율척도측정 방식을 이용함으로써 파장에만 의존하는 출력 값을 도출할 수 있다.
상기 항온검출기(140)는 히터 및 온도 센서를 포함하여 광학셀(120)에 인접하도록 구비된다. 상기 계측부(130)는 시료의 발색반응을 위하여 항온검출기(140)를 이용하여 시료에 대하여 PID(Proportional Integral Derivation) 제어를 통한 온도제어를 수행한다.
상기 PID 제어는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것. P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 제어 신호를 만든다. I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용한다. D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용한다. 자동화 시스템의 반응을 측정할 뿐 아니라 반응을 제어할 때도 사용되는 제어 방법이며, 온도, 압력, 유량, 회전 속도 등을 제어하기 위해 쓰이며, 과도 상태의 특성 등 PI나 PD 제어의 문제점들을 개선할 수 있다
본 발명에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 시료와 반응시약의 촉진을 위한 순환방식 반응을 수행한다. 이에 따라, 본 발명은 시료와 반응시약의 혼합반응의 촉진을 위한 혼합반응조의 교반 및 광학셀(120)로의 연속순환을 이용하여 온도조절부(141)에서의 반응시료의 온도조절(①)과 혼합부(142)에서의 혼합반응(②)을 강화할 수 있다.
상기 전처리 필터링 장치(150)는 광학셀(120)의 유입단에 자동역세가 가능하도록 구비되어, 시료에서 부유물질을 제거한다. 또한, 상기 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 부유물질을 제거한 시료를 광학셀(120)로 연속적으로 공급하고, 주기적으로 에어 펌프(Air Pump)를 이용하여 필터에 부착된 이물질을 제거한다. 이를 통하여 측정기의 원활한 운영을 유지하여 준다.
이를 위하여, 본 발명에서는 전처리 필터링 장치(150) 내에 생물 반응조 직접측정을 위한 전처리 필터를 구비한다.
한편, 생물반응조의 시료는 MLSS(mixed liquor suspended solid)가 2000ppm 이상으로 고농도의 부유물질이 존재한다. 이러한 시료는 발색방법의 분석에서 오차를 발생시키는 주요원인으로 전처리가 필수적으로 요구된다.
따라서, 측정기기의 유입단에 부유물질을 최소화하기 위한 전처리 과정이 필요하고 본 발명에서는 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치(150)를 구비하여 문제점을 해소할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동역세 전처리장치 및 항온검출기(140)를 구비한 암모니아 측정시스템(10)은 항온검출기(140)를 통한 PID제어를 이용하여 안정적인 암모니아 측정을 수행하고, 전처리과정을 통한 부유물질의 최소화를 구현하여 원활한 암모니아 측정 과정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 항온검출기(140)를 통한 PID제어를 이용하여 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 시료와 반응시약의 혼합반응의 촉진을 위한 혼합반응조의 교반 및 광학셀(120)로의 연속순환을 이용하여 반응시료의 온도조절 및 혼합반응을 강화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치(150)를 통하여 시료의 발색반응의 분석시에 오차발생을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 암모니아 측정시스템 11: 기판 부재
110: 광원부 120: 광학셀
130: 계측부 140: 항온검출기
141: 온도조절부 142: 혼합부
150: 전처리 필터링 장치
110: 광원부 120: 광학셀
130: 계측부 140: 항온검출기
141: 온도조절부 142: 혼합부
150: 전처리 필터링 장치
Claims (4)
- 단일 광원으로부터 나온 광을 조사하는 광원부;
측정 대상인 시료가 흐르고, 상기 광원부에서 조사된 광을 투과시키는 광학셀; 및
상기 광학셀을 투과한 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 상기 시료에 포함된 암모니아 농도를 계측하는 계측부를 포함하고,
상기 광학셀 내에 위치되는 시료는 하이포클로라이트(Hyphochlorite) 조건 하에서 생성된 NH2Cl를 살리실산염(Salicylate)과 반응시켜서 생성된 5-아미노살리실산염 (aminosalicylate)를 니트로푸르시드나트륨(Sodium nitroferricyanide 및 Sodium Nitroprusside 중 하나 또는 혼합물)로 발색시킨 반응시약과 혼합되며,
상기 계측부는 상기 반응시약과 혼합된 시료의 흡광도를 660nm에서 측정하고,
상기 광학셀에는 히터 및 온도 센서를 포함하는 항온검출기가 더 구비되고,
상기 계측부는 상기 시료의 발색반응을 위하여 상기 시료에 대하여 PID(Proportional Integral Derivation) 제어를 통한 온도제어를 수행하며,
상기 광원부, 광학셀, 계측부, 항온검출기는 직사각형의 모양의 기판 부재 상에 형성될 수 있고, 기판 부재의 상면에는 반고체 상태의 하이드로겔(Hydrogel)을 부착하되, 상기 하이드로겔은 1w/v.% Alginate와 0.5w/v.% Agarose 하이브리드 하이드로겔을 사용하고,
상기 계측부는 광신호처리부와 전기신호처리부를 포함하고, 광신호처리부는 물리량에 의존한 광신호를 광전류로 변화시키고 이후에 전기신호처리부는 광전류를 전압변환, 증폭, 디지털화시킴으로써 최종 출력신호를 발생시키되, 상기 최종출력신호는 입력 광 파워의 크기에 상관없이 파장에 따라 고유한 값을 가지고, 암모니아 농도가 없거나 암모니아를 측정한 값을 기준 값으로 나타내는 기준 광신호와 암모니아에 반응한 광신호처리는 비율척도측정(ratiometric measurement) 방식으로 처리하는 것을 특징으로 하는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 광학셀의 유입단에는 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 자동역세가 가능한 전처리 필터링 장치는 부유물질을 제거한 시료를 상기 광학셀로 연속적으로 공급하고, 주기적으로 에어 펌프(Air Pump)를 이용하여 필터에 부착된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 자동역세 전처리장치 및 항온검출기를 구비한 암모니아 측정시스템.
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