KR101957804B1 - 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치에 관한 것으로, 샘플수가 유입되는 측정부; 상기 측정부에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에서 조사되어 상기 측정부를 통과한 빛의 흡광도를 측정하는 센서부; 샘플수를 상기 측정부로 유입시키는 유입배관; 상기 유입배관상에 설치되고, 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터가 구비되는 필터부; 및 상기 디스크 필터를 회전시키는 구동부;를 포함하여 구성됨으로써, 필터부의 막힘 현상을 방지하도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 살균제의 농도를 측정하기 위하여 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유물이 많거나 탁도가 높은 수질에서 정확한 농도 측정이 가능한 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 밸러스트수 처리 시스템, 정수장, 수영장 등과 같은 수처리 기술이 적용되는 분야에서는 살균제 등의 화학약품의 농도를 측정하여 수질 관리가 이루어진다. 여기서, 농도 측정 방법으로는 용액에 흡수되는 빛의 양과 용액의 농도와의 상관 관계를 이용하여 용액의 농도를 정량하는 흡광광도법(Absorption Photometry)이 주로 이용된다.
대한민국 공개특허공보 제1998-082125호는 정화조 유출수에 포함된 유기 오염물을 자외선 흡광도를 이용하여 측정함으로써 유기 오염물을 현지에서 연속적으로 측정할 수 있는 유출수의 유기 오염물 측정 방법 및 장치를 개시한다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2013-0053551호는 해수 또는 밸러스트수를 복수의 흡광도 측정부에 시간 간격을 두고 순차로 주입하여 해수 또는 밸러스트수에 함유된 살균수의 농도를 측정하는 살균수 농도 측정유닛을 포함하여 정확하게 연속적으로 살균수의 농도를 측정할 수 있는 수처리 장치를 개시한다.
그러나, 종래의 흡광광도법을 이용한 농도 측정방식은 샘플수의 탁도가 지나치게 높거나 부유물질이 많으면 측정 오차가 심한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 샘플수의 탁도가 높거나 부유물질이 많은 경우에도 정확한 농도 측정이 가능한 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일관점에 따르면, 샘플수가 유입되는 측정부; 상기 측정부에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에서 조사되어 상기 측정부를 통과한 빛의 흡광도를 측정하는 센서부; 샘플수를 상기 측정부로 유입시키는 유입배관; 상기 유입배관상에 설치되고, 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터가 구비되는 필터부; 및 상기 디스크 필터를 회전시키는 구동부;를 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치를 제공한다.
여기서, 상기 디스크 필터는, 공극이 100μm이하인 메쉬 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터부는, 상기 디스크 필터가 180도 회전후 정지되도록 내주면에 돌출된 스토퍼가 구비되는 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유입배관은, 상기 필터부의 전방 및 후방에 각각 제1 및 제2 압력계가 설치될 수도 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치는, 상기 제1 및 제2 압력계에서 측정한 차압이 기준치 이상일 경우, 상기 구동부가 상기 디스크 필터를 180도 회전시키도록 제어신호를 생성하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치는, 상기 측정부가 세척될 때 상기 디스크 필터를 180도 회전시키도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 구비된 상기 디스크 필터는, 주름이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, (a) 측정부로 샘플수를 유입시키는 유입배관상에 설치된 필터부의 디스크 필터를 회전축을 중심으로 회전시키는 단계; (b) 상기 측정부를 세척하는 단계; (c) 상기 측정부에 샘플수를 유입시키는 단계; (d) 상기 샘플수의 흡광도를 측정하여 기준 흡광도를 획득하는 단계; (e) 상기 샘플수를 상기 측정부에서 배수하는 단계; (f) 상기 측정부에 시약을 투입하고 신규 샘플수를 유입시키는 단계; 및 (g) 상기 신규 샘플수의 흡광도를 획득하는 단계;를 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 관점에 따르면, (a) 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터를 구비한 필터부가 측정부로 샘플수를 유입시키는 유입배관상에 마련되는 단계; (b) 상기 유입배관상의 상기 필터부 전방 및 후방 위치에 각각 제1 및 제2 압력계가 마련되는 단계;및 (c) 상기 제1 및 제2 압력계에서 측정된 차압이 기준치 이상일 경우, 상기 디스크 필터를 180도 회전시키는 단계;를 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 샘플수 유입배관에 필터부를 설치함으로써 샘플수를 필터링하여 농도를 정확하게 측정할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 필터부에 포함된 디스크 필터가 회전되도록 구성됨으로써 필터의 막힘 현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치에 구비된 필터부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 관점에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 다른 관점에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치에 구비된 필터부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 관점에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명의 다른 관점에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치에 구비된 필터부를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치(100)는 정수장, 하수 처리장, 선박의 밸러스트 탱크 등에서 살균 처리된 물의 수질, 예를 들면 산화제 농도를 측정하기 위한 장치로서, 측정부(110), 측정부(110)에 빛을 조사하는 광원(120), 광원(120)에서 조사되어 측정부(110)를 통과한 빛의 흡광도를 측정하는 센서부(130), 광원(120)의 세기를 조절하고 센서부(130)의 측정값을 정량하여 샘플수의 농도를 산출하는 제어부(180)를 포함한다.
또한, 본 발명의 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치(100)는, 샘플수를 측정부(110)로 유입시키는 유입배관(160)과, 유입배관(160)상에 설치되어 유입되는 샘플수를 필터링하는 필터부(140)와, 필터부(140)를 구동시키는 구동부(170)를 포함한다.
측정부(110)는, 수집된 농도 측정 대상 샘플수를 수용하는 용기로서, 광이 투과될 수 있는 투명 재질로 이루어진다.
광원(120)은, 측정부(110)에 빛을 조사하는 장치로서, 백색 LED(white LED), UV LED 등의 LED 광원일 수 있다. 여기서, 광원(120)은 전류의 따라 세기가 증가하는 고전력 LED 인 것이 바람직하다.
센서부(130)는, 측정부(110)를 사이에 두고 광원(120)의 맞은편에 설치되고, 광원(120)으로부터 조사되어 측정부(110)를 투과한 빛을 흡수하여 흡광도를 측정한다.
필터부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(141)과, 하우징(141) 내측에 설치되는 회전축(145)과, 회전축(145)에 결합되어 중심으로 회전되도록 구성되는 원판형의 디스크 필터(143)를 포함한다.
디스크 필터(143)는, 메쉬(mesh) 형태로 구성될 수 있으며, 공극은 샘플수 내의 부유물질을 제거하기에 적절한 크기인 100μm이하로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 구비된 디스크 필터(143)는, 주름이 형성됨으로써 단위 면적당 메쉬의 면적을 넓게 하여 필터링 효과를 향상시킬 수 있다.
디스크 필터(143)는, 전술된 바와 같이 회전축(145)를 중심으로 회전가능하도록 구성되는데, 180도 회전된 후 정지시키는 수단이 하우징(141)에 구비될 수 있다.
일실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(141) 내주면에 돌출된 스토퍼(141a)가 구비될 수 있다.
또한, 디스크 필터(143)는, 스토퍼(141a)에 안착되도록 외주면에 스토퍼(141a) 형상에 대응되도록 안착홈(143a)이 구비된다.
본 발명의 필터부(140)는, 스토퍼(141a)를 구비하지 않고도 디스크 필터(143)를 구동시키는 모터(미도시)가 디스크 필터(143)를 180도 회전시킨 다음 정지되도록 제어함으로써 디스크 필터(143)의 회전제어를 수행할 수도 있다.
또다른 실시예로서, 회전축(145)에 캠 스위치(CAM Switch, 미도시)를 설치하여 180도가 회전되면 접점을 감지하여 구동부(170)에서 회전을 멈춤으로써 정해진 각도만큼 회전제어를 수행할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 필터부(140)에 포함된 필터 엘리먼트인 디스크 필터(143)가 180도로 회전될 수 있도록 구성함으로써 부유물질 등이 디스크 필터(143)에서 걸러지면서 발생되는 필터 막힘 현상을 방지할 수 있게 된다.
필터부(140)의 디스크 필터(143)를 회전시키는 시점을 알기 위해 본 발명의 일실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 샘플수가 유입되는 유입배관(160) 상의 필터부(140) 전방 및 후방에 각각 제1 및 제2 압력계(161,163)가 설치됨으로써 필터부(140)의 전후에서의 차압을 측정할 수 있도록 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치(100)는, 제1 및 제2 압력계(161,163)에서 측정한 차압이 기준치 이상일 경우, 즉, 소정 기준 이상의 차압이 발생할 정도로 디스크 필터(143)에 걸러진 물질의 양이 많은 경우 구동부(170)가 디스크 필터(140)를 180도 회전시키도록 구성한다.
또한, 본 발명의 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치(100)는, 측정부(110)가 세척될 때 디스크 필터(143)를 180도 회전시키도록 구성될 수도 있다.
측정부(110)가 흡광도를 측정하는 측정단계에서는 탁도나 부유물질에 의한 빛의 산란을 막기 위해 샘플수의 필터링이 필요하지만, 측정부(110)의 세척단계에서는 이러한 필터링이 필요없기 때문에 세척단계에서 디스크 필터(143)를 180도 회전시켜 샘플수를 투과시킴으로써 디스크 필터(143)에 고인 부유물질이 역세척되며 제거되게 된다.
본 발명의 제어부(180)는, 광원(120)의 세기를 조절하는 제어신호를 생성하며, 센서부(130)에서 측정된 흡광도를 수신하고 이를 근거로 샘플수의 농도를 산출하게 된다.
또한, 제어부(180)는, 전술된 바와 같이 제1 및 제2 압력계(161,163)로부터 측정된 압력값을 수신받아 계산된 차압과 기준치를 비교하여 구동부(170)의 제어신호를 생성한다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법은, 필터부의 막힘 현상을 방지하도록 디스크 필터를 180도 회전시키는 단계(S110)를 포함한다.
필터부의 디스크 필터가 회전되는 단계(S110) 이후에는 측정부가 세척되는 단계(S120)를 수행한다.
세척단계(S120)에서는 측정부에서 샘플수의 측정이 이루어지지 않기 때문에 측정부가 세척되는 단계(S120) 이전에 디스크 필터를 회전시켜서 측정부로 유입되는 샘플수에 의해 디스크 필터가 역세척이 되는 동시에 측정부도 세척하게 된다.
본 발명의 도 3에서는, 디스크 필터 회전단계(S110) 이후에 세척단계(S120)가 수행되도록 도시되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 세척단계(S120)가 진행되는 중에 디스크 필터 회전단계(S110)를 수행할 수도 있다.
이후에는, 일반적인 샘플수 측정과정이 진행된다.
먼저, 샘플수에 시약이 투입되지 않은 상태에서 흡광도를 측정하여 기준 흡광도를 획득한다.
즉, 측정부에 샘플수를 유입시키고(S130), 샘플수의 흡광도를 측정하여 기준 흡광도를 획득하게 된다(S140).
다음으로, 샘플수에 시약을 투입된 상태에서 흡광도를 측정하여 샘플수의 농도를 측정하게 된다.
이를 위해 먼저, 기준 흡광도 측정을 완료한 샘플수를 측정부에서 배수하고(S150), 측정부에 시약을 투입한 다음(S160), 신규 샘플수를 유입시키고(S170), 신규 샘플수의 흡광도를 측정하게 된다(S180).
이후, 흡광도 측정이 완료된 상기 신규 샘플수를 배수하여(S190) 측정 작업을 완료하게 된다.
전술된 과정을 통해 획득된 신규 샘플수의 흡광도를 기준 흡광도와 비교함으로써 신규 샘플수의 농도를 측정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 사용되는 흡광 광도법을 이용한 농도 측정방법에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
빛이 샘플수를 통과하게 되면 샘플수에 의하여 빛이 흡수되기 때문에 빛의 강도는 약해진다. 샘플수를 통과한 빛의 양(transmittance, T)은 시약이 존재하지 않았을 때의 빛의 강도(Io)에 대한 시약이 존재할 때의 빛의 강도(I), 즉 T=I/Io로 표시되기 때문에 빛의 통과율은 항상 1보다 작아진다. Io는 시약이 투입되지 않은 상태에서 측정되는 기준 흡광도가 된다.
상기 빛의 통과율은 시료의 농도와 아래와 같이 일정한 상관관계를 나타낸다.
-log T = K × C (1)
(여기서, C는 샘플수 중의 흡광 물질의 농도이고, K는 상수)
식(1)에서 -log T는 흡광도(absorbance,A)가 되고, 흡광도는 아래 식(2)과 같이 시료의 농도와 상관관계를 갖게 되어, 흡광도 측정을 통해 시료의 농도를 측정할 수 있게 된다.
A = K × C (2)
한편, 본 발명에 다른 관점에 따른 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법은, 필터부의 막힘 현상을 방지하도록 디스크 필터를 180도 회전시키는 단계(S210)는, 차압 측정단계를 통해 수행된다.
차압을 측정하여 디스크 필터를 회전시킬 수 있도록 먼저, 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터를 구비한 필터부가 측정부로 샘플수를 유입시키는 유입배관상에 마련된다(S201). 또한, 유입배관상의 필터부 전방 및 후방 위치에 각각 제1 및 제2 압력계가 마련된다(S203).
다음으로, 제1 및 제2 압력계에서 각각 측정된 압력값의 차이인 차압을 측정한다(S205).
측정된 차압을 기준치와 비교하고(S207), 비교 결과, 차압이 기준치 이상일 경우, 디스크 필터를 180도 회전시키고(S210), 측정부 세척을 수행한다(S220).
이후로는, 샘플수를 유입시키고(S230), 도 3의 S140~S190 단계와 동일하게 기준 흡광도 및 흡광도를 측정하는 과정을 수행하여 농도를 측정하게 된다.
즉, 도 4의 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법은 측정부가 소정의 주기로 세척되더라도, 매 세척주기마다 디스크 필터를 회전시키지 않고 차압이 소정치 이상이 되면 디스크 필터를 회전시키고 측정부 세척을 진행함으로써 부유물질이 많은 환경에도 보다 적절히 대응할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 측정부 세척단계라도 차압이 소정치 이상이 되지 않으면 디스크 필터를 회전시키지 않음으로써 불필요한 필터부의 동작을 방지할 수 있게 된다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 농도 측정 장치
110: 측정부
140: 필터부
143: 디스크 필터
160: 유입배관
170: 구동부
180: 제어부
110: 측정부
140: 필터부
143: 디스크 필터
160: 유입배관
170: 구동부
180: 제어부
Claims (9)
- 샘플수가 유입되는 측정부;
상기 측정부에 빛을 조사하는 광원;
상기 광원에서 조사되어 상기 측정부를 통과한 빛의 흡광도를 측정하는 센서부;
샘플수를 상기 측정부로 유입시키는 유입배관;
상기 유입배관상에 설치되고, 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터가 구비되는 필터부; 및
상기 디스크 필터를 회전시키는 구동부;를 포함하되,
상기 유입배관은,
상기 필터부의 전방 및 후방에 각각 제1 및 제2 압력계가 설치되는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 디스크 필터는,
공극이 100μm이하인 메쉬 형태로 구성되는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 필터부는,
상기 디스크 필터가 180도 회전후 정지되도록 내주면에 돌출된 스토퍼가 구비되는 하우징을 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치는,
상기 제1 및 제2 압력계에서 측정한 차압이 기준치 이상일 경우,
상기 구동부가 상기 디스크 필터를 180도 회전시키도록 제어신호를 생성하는 제어부;를 더 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 샘플수가 유입되는 측정부;
상기 측정부에 빛을 조사하는 광원;
상기 광원에서 조사되어 상기 측정부를 통과한 빛의 흡광도를 측정하는 센서부;
샘플수를 상기 측정부로 유입시키는 유입배관;
상기 유입배관상에 설치되고, 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터가 구비되는 필터부; 및
상기 디스크 필터를 회전시키는 구동부;를 포함하고,
상기 측정부가 세척될 때 상기 디스크 필터를 180도 회전시키도록 구성되는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
상기 디스크 필터는,
주름이 형성되는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치.
- 삭제
- (a) 회전축을 중심으로 회전되는 디스크 필터를 구비한 필터부가 측정부로 샘플수를 유입시키는 유입배관상에 마련되는 단계;
(b) 상기 유입배관상의 상기 필터부 전방 및 후방 위치에 각각 제1 및 제2 압력계가 마련되는 단계; 및
(c) 상기 제1 및 제2 압력계에서 측정된 차압이 기준치 이상일 경우, 상기 디스크 필터를 180도 회전시키는 단계;를 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정 방법.
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| KR1020170050825A KR101957804B1 (ko) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170050825A KR101957804B1 (ko) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | 흡광광도법을 이용한 농도 측정 장치 및 방법 |
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