KR102051380B1 - 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법 Download PDF

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이동호
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Abstract

본 발명은 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 특정시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 온라인 기체분석 시스템에 있어서, 상기 시스템 내의 기체를 외부로 배출하는 배출관; 상기 배출관 일측에 연결되며 상기 배출관을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 유입시키는 바이패스관; 상기 바이패스관을 통해 분석대상 기체가 유입되며 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하는 온라인 기체분석기; 상기 바이패스관 일측에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 특정 유량의 기체가 유입되도록 하는 흡입펌프; 상기 배출관 일측에 구비되어 배출관 내의 차압을 실시간으로 측정하는 차압형 압력변환기; 및 상기 차압형 압력변환기에서의 측정값을 기반으로 대기중의 공기가 상기 온라인 기체분석기로 유입되는지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템에 관한 것이다.

Description

비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법{On­line gas analysis system capable of monitoring abnormal state}
본 발명은 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법에 대한 것이다.
시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 농도를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위해 온라인 기체분석기(on-line gas analyzer)를 사용한다. 온라인 기체분석기에서 각 기체의 농도를 원활하게 분석하기 위해서는 일정 유량 이상의 기체가 필요하게 되며, 이 유량 이하로 기체가 주입되면 기체분석결과의 신뢰성이 저하될 수 있다.
도 1은 통상의 온라인 기체분석시스템의 기체샘플링 방법을 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 시판되는 온라인 기체분석시스템의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 정확한 기체분석을 위해 기체분석에 필요한 유량(Qmin) 만큼의 기체를 흡입펌프(suction pump) 등을 이용하여 빨아들여 기체분석에 이용한다.
도 2는 2개의 공정 시스템 사이의 기체를 샘플링하는 온라인 기체분석시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 시스템 또는 공정에서 Qt에 해당하는 기체가 배출되고 다른 시스템 또는 공정으로 이동하는 과정에서 기체분석에 필요한 최소유량(Qmin) 만큼 기체분석시스템에서 흡입하여 사용하는 경우(즉, Qmin < Qt)에는 문제가 없으나, 도 1과 같이 시스템 또는 공정과 기체분석시스템이 직접 연결된 경우, 분석에 필요한 기체유량(Qmin)에 비해 시스템 또는 공정에서 배출되는 유량(Qt)이 많은 경우(Qt > Qmin)에는 기체가 모두 배출될 수 없으며, 시스템 또는 공정과 기체분석시스템이 연결된 배관의 압력이 증가하므로 온라인 기체분석기 시스템에 충격을 줄 수 있다.
도 3은 종래 기체의 일부를 대기로 배출하는 온라인 기체 분석시스템의 구성도를 도시한 것이다. 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 유량(Qt)이 분석에 필요한 기체유량(Qmin)보다 많은 경우에는 도 3과 같이 일부 기체는 배출하고, 분석에 필요한 기체유량(Qmin) 만큼만 온라인 기체분석기로 흡입하여 사용하게 된다.
이와 같은 경우에, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 유량(Qt)이 분석에 필요한 기체유량(Qmin)보다 많고 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력이 대기압보다 높은 경우에는 문제가 없으나 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 유량(Qt)이 분석에 필요한 기체유량(Qmin)보다 적은 경우 또는 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력이 대기압과 거의 비슷할 경우에는 온라인 기체분석기의 흡입펌프에서 흡인하는 기체에 대기(공기)가 혼입될 수 있으며 공기중의 질소, 산소의 혼합에 의해 배출되는 기체에 포함된 성분의 농도가 감소하고, 산소 농도가 변화되어 측정되는 현상이 발생할 수 있다.
특히, Qt와 Qmin이 거의 비슷한 수준에서, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 유량의 요동이 있는 경우에는 공기의 혼합에 의해 기체분석값이 달라질 수 있으며, 이러한 비정상상태 조건에서 얻은 기체분석값을 정상적인 분석값과 분리할 수 없으므로 전체 기체분석 결과의 신뢰성이 저하된다.
대한민국 공개특허 제2014-007658호 일본 등록특허 제3198841호 대한민국 공개특허 제2010-0037931호 일본 등록특허 제6141234호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 시스템 또는 공정에서 대기로 배출되는 배관에 차압형 압력변환기의 (+)측은 대기보다 압력이 높은 쪽인 시스템 또는 공정 측에 연결하고, (-)측은 (+)측에 비해 대기로 배출되는 쪽에 가깝게 설치하여 차압형 압력변환기의 신호는 온라인 기체분석시스템의 분석결과와 함께 모니터링과 저장이 가능하도록 구성되며, 이와 같은 차압형 압력변환기를 설치하면, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력과 유량이 충분한 경우(정상상태)에는 차압형 압력변환기가 양(+)의 값을 나타내게 되며, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력이 낮거나 유량이 충분하지 않은 경우(비정상상태)에는 대기(공기)가 역으로 혼입되면서 차압형 압력변환기가 음(-)의 값을 나타내게 되어, 온라인 기체분석기에서 측정된 값과 차압형 압력변환기의 값을 비교함으로써 대기의 혼입에 의한 비정상상태 조건을 확인할 수 있는 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예 따르면, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체에 산소가 포함되어 있지 않은 경우, 산소센서를 바이패스관 또는 온라인 기체분석기에 설치하여, 대기(공기)가 역으로 혼입되는 경우 공기에 포함된 산소농도를 감지되게 하는 방법으로 대기의 혼입에 의한 비정상상태 조건을 확인할 수 있으며, 산소의 농도에 따라 대기의 혼입량을 상대적으로 알 수 있는 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은, 특정시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 온라인 기체분석 시스템에 있어서, 상기 시스템 내의 기체를 외부로 배출하는 배출관; 상기 배출관 일측에 연결되며 상기 배출관을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 유입시키는 바이패스관; 상기 바이패스관을 통해 분석대상 기체가 유입되며 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 온라인 기체분석기; 상기 바이패스관 일측에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 특정 유량의 기체가 유입되도록 하는 흡입펌프; 상기 배출관 일측에 구비되어 배출관 내의 차압을 실시간으로 측정하는 차압형 압력변환기; 및 상기 차압형 압력변환기에서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 배출관에 연결되는 상기 차압형 압력변환기의 제1연결단과, 상기 제1연결단보다 상기 배출관의 배출단 측에 가깝게 연결되는 제2연결단을 구비하여 상기 차압형 압력변환기는 상기 제1연결단과 제2연결단 사이의 차압값을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제어부는 상기 차압값과 설정된 특정값을 대비하여 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제어부는 상기 흡입펌프를 제어하여 분석에 필요한 특정 기체유량을 상기 온라인 기체분석기로 유입시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 제어부는, 온라인 기체분석기에서 분석된 기체 분석데이터와, 상기 차압형 압력변환기에서 측정된 측정값을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부와, 상기 기체 분석데이터와 상기 측정값과 상기 설정된 특정값과 상기 특정 기체유량을 저장하는 데이터베이스와, 비정상상태 조건을 판단하는 상태판단부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상태판단부에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 특정 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 앞서 언급한 제1목적에 따른 온라인 기체분석 시스템에서, 비정상상태 조건을 판단하기 위한 방법에 있어서, 상기 시스템 내의 기체가 배출관을 통해 배출되는 단계; 흡입펌프가 가동되어, 상기 배출관 일측에 연결된 바이패스관을 통해 기체 일부가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기로 유입되는 단계; 상기 바이패스관을 통해 온라인 기체분석기로 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하는 단계; 상기 배출관 일측에 구비된 차압형 압력변환기가 차압을 실시간으로 측정하는 단계; 및 제어부가 상기 차압형 압력변환기에서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 차압을 실시간으로 측정하는 단계는, 상기 차압형 압력변환기의 제1연결단은 상기 배출관의 일측에 연결되며, 제2연결단은 상기 제1연결단보다 상기 배출관의 배출단 측에 가깝게 연결되어, 상기 차압형 압력변환기는 상기 제1연결단과 제2연결단 사이의 차압값을 측정하며, 상기 비정상상태 조건을 확인하는 단계는, 상기 제어부가 상기 차압값과 설정된 특정값을 대비하여 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 특정시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 온라인 기체분석 시스템에 있어서, 상기 시스템 내의 기체를 외부로 배출하는 배출관; 상기 배출관 일측에 연결되며 상기 배출관을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 유입시키는 바이패스관; 상기 바이패스관을 통해 분석대상 기체가 유입되며 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 온라인 기체분석기; 상기 바이패스관 일측에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 특정 유량의 기체가 유입되도록 하는 흡입펌프; 상기 바이패스관 및 상기 온라인 기체분석기 중 적어도 어느 하나에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 기체 내의 산소농도를 실시간으로 측정하는 산소센서; 상기 산소센서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 산소농도가 설정된 특정값을 초과하는 경우 상기 제어부는 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건으로 판단하고, 상기 산소농도값을 기반으로 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 공기의 혼입량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 제어부는 상기 흡입펌프를 제어하여 분석에 필요한 특정 기체유량을 상기 온라인 기체분석기로 유입시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 제어부는, 온라인 기체분석기에서 분석된 기체 분석데이터와, 상기 산소센서에서 측정된 산소농도값을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부와, 상기 기체 분석데이터와 상기 산소농도값과 산소농도와 공기혼입량과의 관계데이터와 상기 공기의 혼입량과 상기 설정된 특정값과 상기 특정 기체유량을 저장하는 데이터베이스와, 비정상상태 조건을 판단하는 상태판단부와, 상기 공기의 혼입량을 산출하는 혼입량산출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상태판단부에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건과 공기 혼입량을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 특정 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 앞서 언급한 제3목적에 따른 온라인 기체분석 시스템에서, 비정상상태 조건을 판단하기 위한 방법에 있어서, 상기 시스템 내의 기체가 배출관을 통해 배출되는 단계; 흡입펌프가 가동되어, 상기 배출관 일측에 연결된 바이패스관을 통해 기체 일부가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기로 유입되는 단계; 상기 바이패스관을 통해 온라인 기체분석기로 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 단계; 상기 바이패스관 및 상기 온라인 기체분석기 중 적어도 하나의 일측에 구비된 산소센서가 산소농도를 실시간으로 측정하는 단계; 및 제어부가 상기 산소센서에서의 산소농도값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 비정상상태 조건을 확인하는 단계에서, 상기 산소농도가 설정된 특정값을 초과하는 경우 상기 제어부는 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건으로 판단하고, 상기 산소농도값을 기반으로 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 공기의 혼입량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법에 따르면, 시스템 또는 공정에서 대기로 배출되는 배관에 차압형 압력변환기의 (+)측은 대기보다 압력이 높은 쪽인 시스템 또는 공정 측에 연결하고, (-)측은 (+)측에 비해 대기로 배출되는 쪽에 가깝게 설치하여 차압형 압력변환기의 신호는 온라인 기체분석시스템의 분석결과와 함께 모니터링과 저장이 가능하도록 구성되며, 이와 같은 차압형 압력변환기를 설치하면, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력과 유량이 충분한 경우(정상상태)에는 차압형 압력변환기가 양(+)의 값을 나타내게 되며, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체의 압력이 낮거나 유량이 충분하지 않은 경우(비정상상태)에는 대기(공기)가 역으로 혼입되면서 차압형 압력변환기가 음(-)의 값을 나타내게 되어, 온라인 기체분석기에서 측정된 값과 차압형 압력변환기의 값을 비교함으로써 대기의 혼입에 의한 비정상상태 조건을 확인할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템 및 그 작동방법에 따르면, 시스템 또는 공정에서 배출되는 기체에 산소가 포함되어 있지 않은 경우, 산소센서를 바이패스관 또는 온라인 기체분석기에 설치하여, 대기(공기)가 역으로 혼입되는 경우 공기에 포함된 산소농도를 감지되게 하는 방법으로 대기의 혼입에 의한 비정상상태 조건을 확인할 수 있으며, 산소의 농도에 따라 대기의 혼입량을 상대적으로 알 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 통상의 온라인 기체분석시스템의 기체샘플링 방법을 나타낸 구성도,
도 2는 2개의 공정 시스템 사이의 기체를 샘플링하는 온라인 기체분석시스템의 구성도,
도 3은 종래 기체의 일부를 대기로 배출하는 온라인 기체 분석시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템의 구성도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명에서는 대기(공기)가 혼입되는 경우의 기체분석값을 인식하기 위해 이하의 2개의 실시예를 적용하고자 한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(60)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 그리고 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 온라인 기체분석시스템(100)의 비정상상태 조건 모니터링방법의 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 배출관(10), 바이패스관(20), 온라인 기체분석기(30), 차압형 압력변환기(40) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
배출관(10)은 공정 또는 시스템(1)(분석대상이 되는 기체를 배출하는 모든 공정, 시스템을 의미하는 것으로 이하 시스템으로 정의하도록 한다.) 내의 기체를 외부, 대기로 배출시키기 위해 구성된다. 시스템(1)에서 배출되는 기체의 유량은 Qt에 해당한다.
바이패스관(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 배출관(10) 일측과 온라인 기체분석기(30) 사이에 연결되며 배출관(10)을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기(30) 측으로 유입시키게 된다.
그리고 바이패스관(20)을 통해 분석대상 기체가 온라인 기체분석기(30)로 유입되며 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하게 된다. 기체분석에 필요한 특정 기체유량은 Qmin에 해당한다. 또한, 흡입펌프(21)는 바이패스관(20) 일측에 구비되어 온라인 기체분석기(30)로 특정 유량의 기체가 유입되도록 동력을 제공하게 된다. 제어부(60)는 이러한 흡입펌프(21)를 제어하여 분석에 필요한 특정 기체유량을 온라인 기체분석기(30)로 유입시키도록 조절한다.
그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 차압형 압력변환기(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배출관(10) 일측에 구비되어 배출관(10) 내의 차압을 실시간으로 측정하게 된다. 또한, 제어부(60)는 차압형 압력변환기(40)에서의 측정값을 기반으로 대기중의 공기가 상기 온라인 기체분석기(30)로 유입되는지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다.
보다 구체적으로, 차압형 압력변환기(40)의 제1연결단(41)과 제2연결단(42)이 배출관(10)에 연결되며, 제1연결단(41)은 제2연결단(42) 보다 시스템(1) 측에 연결되며, 제2연결단(42)은 제1연결단(41)보다 배출관(10)의 배출단 측에 가깝게 연결되게 된다. 따라서 차압형 압력변환기(40)는 상기 제1연결단(41)과 제2연결단(42) 사이의 차압값을 측정하게 되며, 제어부(60)는 이러한 차압값과 설정된 특정값을 대비하여 온라인 기체분석기(30) 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다. 또한, 이러한 차압형 압력변환기(40)의 신호는 온라인 기체분석기(30)의 분석결과와 함께 모니터링과 저장이 가능하도록 한다.
예를 들어, 차압형 압력변환기(40)의 (+)측을 제1연결단(41)으로 하고 (-)측을 제2연결단(42)으로 하게되면, 시스템(1)에서 배출되는 기체의 압력과 유량이 충분한 경우(정상상태)에는 차압형 압력변환기(40)가 양(+)의 값을 나타내게 되며, 시스템(1)에서 배출되는 기체의 압력이 낮거나 유량이 충분하지 않은 경우(비정상상태)에는 대기(공기)가 역으로 혼입되면서 차압형 압력변환기(40)가 음(-)의 값을 나타내게 된다. 따라서, 온라인 기체분석기(30)에서 측정된 값과 차압형 압력변환기(40)의 값을 비교함으로써 대기의 혼입에 의한 비정상상태 조건을 확인할 수 있다.
또한, 제어부(60)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 모니터링부(61)와, 데이터베이스(62)와, 상태판단부(63)를 포함하여 구성될 수 있다. 모니터링부(61)는 디스플레이수단으로 구성되어 온라인 기체분석기(30)에서 분석된 기체 분석데이터와, 차압형 압력변환기에서 측정된 측정값을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 구성된다. 또한, 데이터베이스(62)는 기체 분석데이터와 측정값을 실시간으로 저장하고 설정된 특정값과 특정 기체유량을 저장하게 된다. 또한, 상태판단부(63)는 비정상상태 조건을 판단한다.
그리고 본 발명의 제1실시예에서는 상태판단부(63)에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 제1실시예에 따른 온라인 기체분석시스템(100)의 비정상상태 조건 모니터링방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 시스템(1) 내의 기체가 배출관(10)을 통해 배출되게 된다(S1).
그리고 흡입펌프(21)가 가동되어, 배출관(10) 일측에 연결된 바이패스관(20)을 통해 특정 기체유량의 기체가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기(30)로 유입되게 된다(S2). 그리고 온라인 기체분석기(30)는 바이패스관(20)을 통해 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하게 된다(S3).
그리고, 배출관(10) 일측에 구비된 차압형 압력변환기(40)는 차압을 실시간으로 측정하게 된다(S4). 그리고 제어부(60)가 차압형 압력변환기(40)에서의 측정값을 기반으로 대기중의 공기가 온라인 기체분석기(30)로 유입되거나 온라인 기체분석기(30)로 유입되는 기체의 유량이 특정기체유량 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다(S5).
이러한 차압을 실시간으로 측정하는 단계는, 차압형 압력변환기(40)의 제1연결단(41)은 (+)측으로 배출관(10)의 일측에 연결되며, 제2연결단(42)은 (-)측으로 제1연결단(41)보다 배출관(10)의 배출단 측에 가깝게 연결되게 된다.
그리고 비정상상태 조건을 확인하는 단계에서는, 제어부(60)가 차압형 압력변환기(40)에서 측정된 신호가 - 값인 경우, 온라인 기체분석기(30) 측으로 대기중의 공기가 유입되거나 온라인 기체분석기(30)로 유입되는 기체유량이 특정 기체유량에 미치지 못한다고 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)의 구성, 기능, 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부(60)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 또한, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 온라인 기체분석시스템(100)의 비정상상태 조건 모니터링방법의 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템(100)은 앞서 언급한 제1실시예에서와 같이, 배출관(10), 바이패스관(20), 흡입펌프(21), 온라인 기체분석기(30)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
그러나 제2실시예에서는 바이패스관(20) 및 상기 온라인 기체분석기(30) 중 적어도 어느 하나에 산소센서(50)가 구비되어 온라인 기체분석기(30)로 유입되는 기체 내의 산소농도를 실시간으로 측정하도록 구성된다.
그리고, 제어부(60)는 산소센서(50)의 측정값을 기반으로 대기중의 공기가 상기 온라인 기체분석기(30)로 유입되는지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다.
또한, 제2실시예에서는 산소농도가 설정된 특정값을 초과하는 경우, 제어부(60)는 비정상상태 조건으로 판단하고, 산소농도값을 기반으로 상기 온라인 기체분석기(30)로 유입되는 공기의 혼입량을 산출할 수 있다.
즉 산소농도값과 공기 혼입량 간의 관계데이터를 기반하여 측정된 산소농도값을 통해 공기 혼입량을 산출하게 된다.
또한, 제2실시예에 따른 제어부(60)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 모니터링부(61)와, 데이터베이스(62)와, 상태판단부(63)와, 혼입량산출부(64)를 포함하여 구성될 수 있다. 모니터링부(61)는 온라인 기체분석기(30)에서 분석된 기체 분석데이터와, 산소센서(50)에서 측정된 산소농도값을 실시간으로 모니터링한다. 그리고 데이터베이스(62)는 기체 분석데이터와 산소농도값과 공기 혼입량을 실시간으로 저장하며, 산소농도값과 공기 혼입량 간의 관계데이터와, 설정된 특정값과 특정 기체유량을 저장하게 된다. 또한, 상태판단부(63)는 비정상상태 조건을 판단하며, 혼입량산출부(64)는 공기의 혼입량을 산출하도록 구성된다.
또한, 제2실시예에서는 상태판단부(63)에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건, 공기흡입량을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 앞서 언급한 제2실시예에 따른 온라인 기체분석시스템(100)의 비정상상태 조건 모니터링방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 시스템(1) 내의 기체가 배출관(10)을 통해 배출되게 된다(S10).
그리고 흡입펌프(21)가 가동되어, 배출관(10) 일측에 연결된 바이패스관(20)을 통해 특정 기체유량의 기체가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기(30)로 유입되게 된다(S20). 그리고 온라인 기체분석기(30)는 바이패스관(20)을 통해 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하게 된다(S30).
또한, 바이패스관(20) 및 상기 온라인 기체분석기(30) 중 적어도 하나의 일측에 구비된 산소센서(50)는 온라인 기체분석기(30) 측으로 유입되는 기체의 산소농도를 실시간으로 측정하게 된다(S40).
그리고 제어부(60)는 산소센서(50)에서의 산소농도값을 기반으로 대기중의 공기가 상기 온라인 기체분석기(30)로 유입되는지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하게 된다(S50). 또한, 제어부(60)는 비정상상태 조건으로 판단하고, 산소농도값을 기반으로 온라인 기체분석기(30)로 유입되는 공기의 혼입량을 산출하게 된다(S60).
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:시스템
10:배출관
20:바이패스관
21:흡입펌프
30:온라인 기체분석기
40:차압형 압력변환기
41:제1연결단
42:제2연결단
50:산소센서
60:제어부
61:모니터링부
62:데이터베이스
63:상태판단부
64:혼입량산출부
100:비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템

Claims (15)

  1. 특정시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 온라인 기체분석 시스템에 있어서,
    상기 시스템 내의 기체를 외부로 배출하는 배출관;
    상기 배출관 일측에 연결되며 상기 배출관을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 유입시키는 바이패스관;
    상기 바이패스관을 통해 분석대상 기체가 유입되며 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 온라인 기체분석기;
    상기 바이패스관 일측에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 특정 유량의 기체가 유입되도록 하는 흡입펌프;
    상기 배출관 일측에 구비되어 배출관 내의 차압을 실시간으로 측정하는 차압형 압력변환기; 및
    상기 차압형 압력변환기에서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 제어부를 포함하고,
    상기 배출관에 연결되는 상기 차압형 압력변환기의 제1연결단과, 상기 제1연결단보다 상기 배출관의 배출단 측에 가깝게 연결되는 제2연결단을 구비하여 상기 차압형 압력변환기는 상기 제1연결단과 제2연결단 사이의 차압값을 측정하며,
    상기 제어부는 상기 차압값과 설정된 특정값을 대비하여 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하고,
    상기 제어부는,
    상기 온라인 기체분석기에서 분석된 기체 분석데이터와, 상기 차압형 압력변환기에서 측정된 측정값을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부와, 상기 기체 분석데이터와 상기 측정값과 상기 설정된 특정값과 상기 특정 기체유량을 저장하는 데이터베이스와, 비정상상태 조건을 판단하는 상태판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서
    상기 제어부는 상기 흡입펌프를 제어하여 분석에 필요한 특정 기체유량을 상기 온라인 기체분석기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  5. 삭제
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 4항에 있어서,
    상기 상태판단부에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  7. 제 1항에 따른 온라인 기체분석 시스템에서, 비정상상태 조건을 판단하기 위한 방법에 있어서,
    상기 시스템 내의 기체가 배출관을 통해 배출되는 단계;
    흡입펌프가 가동되어, 상기 배출관 일측에 연결된 바이패스관을 통해 기체 일부가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기로 유입되는 단계;
    상기 바이패스관을 통해 온라인 기체분석기로 유입된 기체의 농도를 실시간으로 분석하는 단계;
    상기 배출관 일측에 구비된 차압형 압력변환기가 차압을 실시간으로 측정하는 단계; 및
    제어부가 상기 차압형 압력변환기에서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 단계를 포함하고,
    상기 차압을 실시간으로 측정하는 단계는, 상기 차압형 압력변환기의 제1연결단은 상기 배출관의 일측에 연결되며, 제2연결단은 상기 제1연결단보다 상기 배출관의 배출단 측에 가깝게 연결되어, 상기 차압형 압력변환기는 상기 제1연결단과 제2연결단 사이의 차압값을 측정하며,
    상기 비정상상태 조건을 확인하는 단계는, 상기 제어부가 상기 차압값과 설정된 특정값을 대비하여 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법.
  8. 삭제
  9. 특정시스템 또는 공정에서 배출되는 기체를 실시간으로 분석하고 배출 기체농도의 변화를 모니터링하기 위한 온라인 기체분석 시스템에 있어서,
    상기 시스템 내의 기체를 외부로 배출하는 배출관;
    상기 배출관 일측에 연결되며 상기 배출관을 통해 배출되는 기체 일부를 분석대상 기체로서 유입시키는 바이패스관;
    상기 바이패스관을 통해 분석대상 기체가 유입되며 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 온라인 기체분석기;
    상기 바이패스관 일측에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 특정 유량의 기체가 유입되도록 하는 흡입펌프;
    상기 바이패스관 및 상기 온라인 기체분석기 중 적어도 어느 하나에 구비되어 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 기체 내의 산소농도를 실시간으로 측정하는 산소센서;
    상기 산소센서의 측정값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 제어부를 포함하고,
    상기 산소농도가 설정된 특정값을 초과하는 경우 상기 제어부는 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건으로 판단하고, 상기 산소농도값을 기반으로 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 공기의 혼입량을 산출하며,
    상기 제어부는,
    상기 온라인 기체분석기에서 분석된 기체 분석데이터와, 상기 산소센서에서 측정된 산소농도값을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부와, 상기 기체 분석데이터와 상기 산소농도값과 산소농도와 공기혼입량과의 관계데이터와 상기 공기의 혼입량과 상기 설정된 특정값과 상기 특정 기체유량을 저장하는 데이터베이스와, 비정상상태 조건을 판단하는 상태판단부와, 상기 공기의 혼입량을 산출하는 혼입량산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  10. 삭제
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 9항에 있어서
    상기 제어부는 상기 흡입펌프를 제어하여 분석에 필요한 특정 기체유량을 상기 온라인 기체분석기로 유입시키는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  12. 삭제
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서,
    상기 상태판단부에 의해 비정상상태 조건을 판단하면 비정상상태의 알림을 송출하는 알림수단과, 비정상상태 조건과 공기 혼입량을 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정상상태 조건 모니터링이 가능한 온라인 기체분석시스템.
  14. 제 9항에 따른 온라인 기체분석 시스템에서, 비정상상태 조건을 판단하기 위한 방법에 있어서,
    상기 시스템 내의 기체가 배출관을 통해 배출되는 단계;
    흡입펌프가 가동되어, 상기 배출관 일측에 연결된 바이패스관을 통해 기체 일부가 분석대상 기체로서 온라인 기체분석기로 유입되는 단계;
    상기 바이패스관을 통해 온라인 기체분석기로 유입된 기체를 실시간으로 분석하는 단계;
    상기 바이패스관 및 상기 온라인 기체분석기 중 적어도 하나의 일측에 구비된 산소센서가 산소농도를 실시간으로 측정하는 단계; 및
    제어부가 상기 산소센서에서의 산소농도값을 기반으로 비정상상태 조건을 확인하는 단계를 포함하고,
    상기 비정상상태 조건을 확인하는 단계에서, 상기 산소농도가 설정된 특정값을 초과하는 경우 상기 제어부는 상기 온라인 기체분석기 측으로 대기중의 공기가 유입되는지 또는 온라인 기체분석기로 유입되는 기체의 유량이 특정 기체유량의 미만인지 여부를 판단하여 비정상상태 조건으로 판단하고, 상기 산소농도값을 기반으로 상기 온라인 기체분석기로 유입되는 공기의 혼입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 기체분석시스템의 비정상상태 조건 모니터링방법.
  15. 삭제
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