KR102087642B1 - 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치. - Google Patents

시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 물 시료를 채취하는 시료 채취부(200);와 일반 공기를 채취하여 정제하는 공기 정제부(100);와 상기 시료 채취부(200)에서 채취 된 물 시료의 무기탄소를 제거하는 반응 챔버(400);와 상기 반응 챔버(400)에서 무기탄소가 제거 된 물 시료 일부를 고온에서 반응시킴으로써 CO2로 변환 시키는 촉매 반응부(500);와 상기 촉매 반응부(500)에서 변환되는 CO2를 측정하는 검출부(600);와 상기 물 시료와 정제된 공기가 상기 반응 챔버(400) 및 촉매 반응부(500)에 자동으로 유입되도록 하는 자동 공급부(300);를 포함함으로써, 고 순도의 가스를 사용하지 않고도 일반 공기를 정제하여 공급함으로써 비용 소모를 줄이고, 시료의 오염으로 인한 시스템의 오작동을 방지하고 장기간 사용이 가능한 총 유기탄소 측정 장치를 제공할 수 있다.

Description

시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.{Total organic carbon measuring instrument automates sample and gas supply.}
본 발명은 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시료 도입 및 전 처리장치와 가스공급을 자동화 하여 온라인으로 시료의 유기탄소를 측정할 수 있는 측정기에 관한 것이다.
생활하수 및 산업폐수가 하천을 오염시키는 오염원으로는 유기물이 대부분을 차지하고 있다.
유기물의 측정지표로는 COD (Chemical Oxygen Demand), BOD (Biological Oxygen Demand), TOC (Total Organic Carbon)등이 있으며 현재 국내는 COD와 BOD 측정이 보완적인 방식으로 채택하여 사용하지만 유기물의 약 60%정도를 측정하는 한편 TOC는 90%이상을 측정할 수 있어 유기물측정지표의 새로운 대안으로 대두되고 있다.
또한 난분해성 유기물의 유입, BOD 측정의 긴 분석시간, COD 측정 시 2차 오염물질의 문제 등으로 TOC 측정기의 중요성이 더 강조되고 있다.
최근에는 실시간 수질오염감시의 일환으로 물 시료를 채취해서 실험실에서 측정하는 방법보다 현장에서 시료를 채취하고 바로 처리하여 측정하는 온라인(on-line) 측정 장치의 필요성이 증가하고 있다.
일반적으로 총 유기탄소 측정 장치는 유기탄소의 산화방식에 따라 습식 산화법(자외선)과 연소 산화법으로 구분되며, 일반적으로 시료/시약 주입, 무기 탄소제거, 유기탄소산화, 산화된 이산화탄소의 검출(비분산적외선; Non-Dispersive Infra-Red) 검출기로 측정의 순서로 진행된다.
현장에 설치하기 위해서는 시료도입을 위한 시료도입 및 전처리장치와 가스공급을 위한 가스자동 공급 장치가 필요하지만 종래의 TOC 측정 장치는 시료의 도입 및 가스의 자동 공급 장치보다는 측정 장치의 운영에 초점을 맞추어 제작되고 있다.
시료의 채취 시 문제를 해결하지 않을 경우 오염된 시료가 유입되어 데이터의 신뢰성을 확보하지 못하며, 입자상물질이 유입될 경우 유로 등의 막힘 현상으로 시스템의 오동작을 초래하여 많은 비용과 노력이 추가되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일 예로, 국내 등록 특허 제 10-1229577호에 의하면 넓은 범위의 농도를 갖는 시료에 대하여 분석시간을 획기적으로 단축시키면서도 정확성을 향상시킬 수 있는 총 유기탄소 측정 방법 및 장치를 제공하고 있다.
그러나 상기와 같은 유기탄소 측정 장치는 무인 현장에서 실시간으로 측정을 위해서 고 순도의 가스를 실린더에 충전하여 사용하고 있기 때문에, 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 일정 시간 이후에는 교체가 불가피 하다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기탄소 측정 장치에 일반 공기를 정제하여 공급함으로써 비용소모를 줄일 수 있을 뿐더러 장기간 사용이 가능하고, 또한 시료의 도입 및 전 전 처리 과정을 자동화 할 수 있는 총 유기탄소 측정 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 물 시료를 채취하는 시료 채취부(200);와 일반 공기를 채취하여 정제하는 공기 정제부(100);와 상기 시료 채취부(200)에서 채취 된 물 시료의 무기탄소를 제거하는 반응 챔버(400);와 상기 반응 챔버(400)에서 무기탄소가 제거 된 물 시료 일부를 고온에서 반응시킴으로써 CO2로 변환 시키는 촉매 반응부(500);와 상기 촉매 반응부(500)에서 변환되는 CO2를 측정하는 검출부(600);와 상기 물 시료와 정제된 공기가 상기 반응 챔버(400) 및 촉매 반응부(500)에 자동으로 유입되도록 하는 자동 공급부(300);를 포함한다.
그리고, 상기 시료 채취부(200)는 물이 순환되는 순환 파이프(210);와 상기 순환 파이프(210)에 연결됨으로써 물의 순환을 유도하는 순환펌프(220);와 상기 순환 파이프(210) 중간에 연결되도록 구비 된 미니 챔버(230);를 포함하되, 상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 미니 챔버(230)에 연속적으로 공급 및 배출된다.
또한, 상기 미니 챔버(230)는 내부 공간이 밀폐 된 구조를 갖으면서, 상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 내부 공간에 채워지는 하우징(231);과 상기 하우징(231)에 채워진 물의 수위를 측정하는 수위 측정부(232);를 포함하되, 상기 하우징(231)은 상기 하우징에 채워진 물을 채취할 수 있도록 구비 된 시료 공급 유로(240);와 연결된다.
또한, 상기 하우징(231)의 내측 하부공간에는 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 채워지며, 또한 하우징(231)의 내측 상부공간에는 불활성 가스가 채워짐으로써 외부 공기를 단절하여 상기 하우징(231)의 내측에 채워진 물의 오염을 최소화 시킨다.
그리고, 상기 시료 공급 유로(240);는 일단이 상기 하우징(231)에 연결되고 타단이 상기 자동 공급부(300)에 연결된다.
또한, 상기 공기 정제부(100);는 상기 일반 공기가 유입되도록 하는 에어 펌프(110);와 상기 에어 펌프(110)를 통해 유입된 공기가 이송되는 공기 유입 파이프(120);와 상기 공기 유입 파이프에 구비 되는 필터부(130);와 상기 필터부(130)를 통해 정제된 공기를 이송하는 정제공기 공급 유로(140);를 포함한다.
또한, 상기 정제공기 공급 유로(140);는 분지되어 상기 자동 공급부(300)와 연결되는 제1공기 공급부(141);와 상기 촉매 반응부(500)에 연결되는 제2 공기 공급부(142);를 포함한다.
또한, 상기 정제공기 공급 유로(140);는 상기 정제된 공기의 배출 유량이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있는 유량 조절기(150);가 상기 제1공기 공급부(141);와 제2공기 공급부(142);에 각각 구비될 수 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필터부(130)는 상기 공기 내에 존재하는 먼지 및 기타 불순물을 제거하는 먼지 제거필터(131);와 상기 일반 공기에 CO2가 포함되지 않도록 하는 CO2스크러버(132);와 상기 일반 공기에 수분을 제거하도록 하는 하이드로 카본 필터(133);를 포함한다.
또한, 상기 자동 공급부(300)는 시료,산용액,정제공기 및 그 밖의 물질이 각각 이송되는 복수의 유로 중 하나를 선택하는 유로 선택 밸브(310);와 상기 유로선택밸브에 의해 상기 유로와 연결되어 상기 물질을 채취하거나, 채취 된 물질을 주입할 수 있도록 하는 주사기 펌프모듈(320);과 상기 유로 선택 밸브(310) 및 주사기 펌프 모듈의 일련의 동작을 제어하는 구동부(330);를 포함하되, 상기 유로 선택 밸브는 상기 유로와 주사기 펌프 모듈을 연결하거나, 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응챔버를 연결한다.
또한, 상기 유로선택 밸브에 의해 선택되는 유로는 상기 시료 공급 유로(240)와 상기 제1공기 공급부(141);와 증류수를 공급하는 증류수 공급유로(700);와 산 용액을 공급하는 산 용액 공급 유로(710);와 물질을 배출 하는 배출유로(720);를 포함한다.
또한, 상기 반응 챔버(400)는 상면이 개방 된 기둥 형상을 갖으면서, 상기 반응 챔버(400)의 하부에는 상기 유로가 연결되는 관통공(410);이 형성되되, 상기 시료를 반응시켜 발생 된 무기탄소와 공기는 상기 개방 된 반응 챔버(400)의 상부로 배출된다.
상기에서 주사기 펌프 모듈(320)은 시린지 펌프(Syringe Pump)로서, 전단부가 밀폐되고 후단부가 개방되되, 상기 전단부에는 물질을 흡입 및 토출하는 토출구(322);가 구비 된 실린더(321);와 상기 실린더의 후단부에 삽입되어 상기 실린더의 내부 공간을 밀폐하는 피스톤(323);을 포함하되, 상기 구동부(330);는 상기 실린더의 전/후 방향으로 상기 피스톤(323)을 진퇴시킨다.
그리고, 상기 구동부(330)는 하나의 유로가 연결 되었을 때, 상기 피스톤(323)을 후방으로 이동시킴으로써 상기 유로로부터 공급되는 물질을 실린더(321) 내측으로 흡입하여 채취하거나 또는 상기 피스톤(323)을 전방으로 이동시킴으로써 상기 실린더(321) 내에 저장 된 물질을 토출하여 상기 반응 챔버(400) 또는 배출 유로에 주입한다.
또한, 상기 자동 공급부(300)는 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 시료 공급 유로(240)와 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 물 시료를 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 산 용액 공급 유로(710)와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 산 용액을 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 산 용액을 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 증류수 공급 유로(700);와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 증류수를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 제1공기 공급부(141)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 정제공기를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 정제공기를 반응 챔버(400)에 주입함으로써 상기 반응 챔버(400) 내에 물 시료의 무기탄소를 제거한다.
또한, 상기 자동 공급부(300)는 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 무기탄소가 제거 된 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 촉매 반응부(500)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 실린더(321);내에 채취 된 물 시료를 상기 촉매 반응부(500);에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 증류수 공급 유로(700)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 채취 한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 상기 증류수를 주입하여 상기 반응 챔버(400)를 세척한 후 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 반응 챔버(400)내에 증류수를 다시 채취하고, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 배출 유로(720)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 상기 배출유로에 주입함으로써, 상기 자동 공급부(300)의 주사기 펌프모듈(320)을 세척한다.
그리고, 상기 제2공기 공급부(142);는 상기 정제된 공기 내에 존재하는 CO2를 제거하는 CO2제거부(160);가 구비된다.
또한, 상기 촉매 반응부(500)는 상기 무기탄소가 제거 된 물 시료를 600℃내지 950℃에서 반응시킴으로써 CO2로 변환시키되, 이때 상기 제2 공기 공급부(142)는 촉매 반응부(500)에 정제 공기가 일정한 유량으로 연속적으로 공급되도록 한다.
또한, 상기 검출부(600);는 비 분산 적외선 방식(NDIR)의 검출기인 것을 특징으로 한다.
상기에서 반응 챔버(400)는 상기 주사기 펌프 모듈(320) 용량의 1/2이면서, 유리 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 실린더에 일반 공기를 자동으로 정제하여 공급함으로써 비용 소모를 줄일 수 있으며 또한 상기 시료의 전처리과정을 자동화함으로써 시료를 분석하는데 필요한 측정시간을 단축할 수 있고 입자상 물질의 유입을 방지하여 데이터의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 시료 채취부를 상세히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 공기 정제부(100)를 상세히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 자동 공급부(300)를 상세히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 자동 공급부(300)가 물질을 채취하여 상기 반응챔버(400)에 물질을 주입하는 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 물 시료 채취 및 전 처리과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 1은 본 발명의 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 물 시료를 채취하는 시료 채취부(200);와 일반 공기를 채취하여 정제하는 공기 정제부(100);와 상기 시료 채취부(200)에서 채취 된 물 시료의 무기탄소를 제거하는 반응 챔버(400);와 상기 반응 챔버(400)에서 무기탄소가 제거 된 물 시료 일부를 고온에서 반응시킴으로써 CO2로 변환 시키는 촉매 반응부(500);와 상기 촉매 반응부(500)에서 변환되는 CO2를 측정하는 검출부(600);와 상기 물 시료와 정제된 공기가 상기 반응 챔버(400) 및 촉매 반응부(500)에 자동으로 유입되도록 하는 자동 공급부(300);를 포함한다.
상기에서 시료 채취부(200)는 물이 순환되는 순환 파이프(210);와 상기 순환 파이프(210)에 연결됨으로써 물의 순환을 유도하는 순환펌프(220);와 상기 순환 파이프(210) 중간에 연결되도록 구비 된 미니 챔버(230);를 포함하되, 상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 미니 챔버(230)에 연속적으로 공급 및 배출된다.
첨부된 도 2는 본 발명의 시료 채취부를 상세히 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 미니 챔버(230)는 내부 공간이 밀폐 된 구조를 갖으면서, 상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 내부 공간에 채워지는 하우징(231);과 상기 하우징(231)에 채워진 물의 수위를 측정하는 수위 측정부(232);를 포함하되, 상기 하우징(231)은 상기 하우징에 채워진 물을 채취할 수 있도록 구비 된 시료 공급 유로(240);와 연결된다.
또한, 상기 하우징(231)의 내측 하부공간에는 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 채워지며, 또한 하우징(231)의 내측 상부공간에는 불활성 가스가 채워짐으로써 외부 공기를 단절하여 상기 하우징(231)의 내측에 채워진 물의 오염을 최소화 한다.
본 발명은 시료가 연속적으로 흘러갈 수 있도록 함으로써, 상기 시료에 이물질의 유입을 방지함으로써, 입자상 이물질의 유입으로 인한 유로 등의 막힘현상을 방지하는 효과가 있다.
또한 상기에서 시료 공급 유로(240);는 도1에 도시된 바와 같이 일단이 상기 하우징(231)에 연결되고 타단이 상기 자동 공급부(300)에 연결된다.
첨부된 도 3은 본 발명의 공기 정제부를 상세히 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 공기 정제부(100);는 상기 일반 공기가 유입되도록 하는 에어 펌프(110);와 상기 에어 펌프(110)를 통해 유입된 공기가 이송되는 공기 유입 파이프(120);와 상기 공기 유입 파이프에 구비 되는 필터부(130);와 상기 필터부(130)를 통해 정제된 공기를 이송하는 정제공기 공급 유로(140);를 포함한다.
상기 정제공기 공급 유로(140);는 분지되어 상기 자동 공급부(300)와 연결되는 제1공기 공급부(141);와 상기 촉매 반응부(500)에 연결되는 제2 공기 공급부(142);를 포함한다.
또한, 상기 정제공기 공급 유로(140);는 상기 정제된 공기의 배출 유량이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있는 유량 조절기(150);가 상기 제1공기 공급부(141);와 제2공기 공급부(142);에 각각 구비될 수 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 필터부(130)는 상기 공기 내에 존재하는 먼지 및 기타 불순물을 제거하는 먼지 제거필터(131);와 상기 일반 공기에 CO2가 포함되지 않도록 하는 CO2스크러버(132);와 상기 일반 공기에 수분을 제거하도록 하는 하이드로 카본 필터(133);를 포함한다.
또한 상기 제2공기 공급부(142);는 상기 정제된 공기 내에 존재하는 CO2를 제거하는 CO2제거부(160);가 구비된다.
첨부된 도 4는 본 발명의 자동 공급부(300)를 상세히 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 자동 공급부(300)는 시료,산용액,정제공기 및 그 밖의 물질이 각각 이송되는 복수의 유로 중 하나를 선택하는 유로 선택 밸브(310);와 상기 유로선택밸브(310)에 의해 선택된 유로와 연결되어, 선택된 유로에서 이송되는 물질을 채취하거나, 채취 된 물질을 주입할 수 있도록 하는 주사기 펌프모듈(320);과 상기 유로 선택 밸브(310) 및 주사기 펌프 모듈의 일련의 동작을 제어하는 구동부(330);를 포함하고, 상기 유로 선택 밸브는 상기 유로와 주사기 펌프 모듈을 연결하거나, 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응챔버를 연결한다.
즉, 상기 유로선택밸브(310)은 시료,산용액,정제공기 및 그 밖의 물질이 각각 이송되는 복수의 유로 중 하나를 선택하는 하는 구성이며, 주사기 펌프모듈(320)은 유로선택밸브(310)에 의해 복수의 유로중에서 선택된 유로에서 이송되는 물질을 채취하거나, 채취 된 물질을 주입할 수 있도록 하는 구성이다.
상기에서 유로선택 밸브에 의해 선택되는 유로는 상기 시료 공급 유로(240)와 상기 제1공기 공급부(141);와 증류수를 공급하는 증류수 공급유로(700);와 산 용액을 공급하는 산 용액 공급 유로(710);와 물질을 배출 하는 배출유로(720);를 포함한다.
또한, 상기 주사기 펌프 모듈(320)은 시린지 펌프(Syringe Pump)로서, 전단부가 밀폐되고 후단부가 개방되되, 상기 전단부에는 물질을 흡입 및 토출하는 토출구(322);가 구비 된 실린더(321);와 상기 실린더의 후단부에 삽입되어 상기 실린더의 내부 공간을 밀폐하는 피스톤(323);을 포함하되, 상기 구동부(330);는 상기 실린더의 전/후 방향으로 상기 피스톤(323)을 진퇴시킨다.
첨부된 도 5는 본 발명의 자동 공급부(300)가 물질을 채취하여 상기 반응챔버(400)에 물질을 주입하는 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 상기 반응 챔버(400)는 상면이 개방 된 기둥 형상을 갖으면서, 상기 반응 챔버(400)의 하부에는 상기 유로가 연결되는 관통공(410);이 형성되되, 상기 시료를 반응시켜 발생 된 무기탄소와 공기는 상기 개방 된 반응 챔버(400)의 상부로 배출된다.
또한, 상기 반응 챔버(400)는 상기 주사기 펌프 모듈(320) 용량의 1/2이면서, 유리 재질인 것을 특징으로 한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상기 구동부(330)는 하나의 유로가 연결 되었을 때, 상기 피스톤(323)을 후방으로 이동시킴으로써 상기 유로로부터 공급되는 물질을 실린더(321) 내측으로 흡입하여 채취한다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상기 구동부(330)는 상기 피스톤(323)을 전방으로 이동시킴으로써 상기 실린더(321) 내에 저장 된 물질을 토출하여 상기 반응 챔버(400) 또는 배출 유로에 주입한다.
첨부된 도 6은 본 발명의 물 시료 채취 및 전 처리과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 상기 자동 공급부(300)는 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 시료 공급 유로(240)와 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 물 시료를 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 산 용액 공급 유로(710)와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 산 용액을 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 산 용액을 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 증류수 공급 유로(700);와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 증류수를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 반응 챔버(400)에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 제1공기 공급부(141)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 정제공기를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 정제공기를 반응 챔버(400)에 주입함으로써 상기 반응 챔버(400) 내에 물 시료의 무기탄소를 제거한다.
또한, 상기 자동 공급부(300)는 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 무기탄소가 제거 된 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 촉매 반응부(500)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 실린더(321);내에 채취 된 물 시료를 상기 촉매 반응부(500);에 주입하고 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 증류수 공급 유로(700)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 채취 한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 상기 증류수를 주입하여 상기 반응 챔버(400)를 세척한 후 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 반응 챔버(400)내에 증류수를 다시 채취하고, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 배출 유로(720)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 상기 배출유로에 주입함으로써, 상기 자동 공급부(300)의 주사기 펌프모듈(320)을 세척한다.
그리고 상기 촉매 반응부(500)에 주입 된 무기탄소가 제거 된 물 시료는 상기 도1에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 반응부(500)에서 상기 시료를 600℃내지 950℃에서 반응시킴으로써 CO2로 변환시킨다.
이때 상기 제2 공기 공급부(142)는 촉매 반응부(500)에 정제 공기가 일정한 유량으로 연속적으로 공급되도록 함으로써 상기 검출기의 안정성을 유지하도록 한다.
상기에서 검출부(600);는 비 분산 적외선 방식(NDIR)의 검출기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 의하면, 현장에서 물 시료를 채취하고, 상기 자동공급부를 통해 물 시료의 전처리 과정을 자동화한 후, 온라인으로 상기 시료를 측정함으로써 분석시간을 단축시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 공기 정제부 110 에어 펌프
120 공기 유입 파이프 130 필터부
131 먼지 제거필터 132 CO2스크러버
133 하이드로 카본 필터 140 정제공기 공급 유로
141 제1공기 공급부 142 제2 공기 공급부
150 유량조절기 160 CO2제거부
200 시료 채취부 210 순환 파이프
220 순환펌프 230 미니 챔버
231 하우징 232 수위 측정부
240 시료 공급 유로 300 자동 공급부
310 유로 선택 밸브 320 주사기 펌프모듈
321 실린더 322 토출구
323 피스톤 330 구동부
400 반응 챔버 410 관통공
500 촉매 반응부 600 검출부
700 증류수 공급유로 710 산 용액 공급 유로
720 배출 유로

Claims (10)

  1. 물 시료를 채취하는 시료 채취부(200);와
    일반 공기를 채취하여 정제하는 공기 정제부(100);와
    상기 시료 채취부(200)에서 채취 된 물 시료의 무기탄소를 제거하는 반응 챔버(400);와
    상기 반응 챔버(400)에서 무기탄소가 제거 된 물 시료 일부를 고온에서 반응시킴으로써 CO2로 변환 시키는 촉매 반응부(500);와
    상기 촉매 반응부(500)에서 변환되는 CO2를 측정하는 검출부(600);와
    상기 물 시료와 정제된 공기가 상기 반응 챔버(400) 및 촉매 반응부(500)에 자동으로 유입되도록 하는 자동 공급부(300);를 포함하며,
    상기 자동 공급부(300)는
    시료,산용액,정제공기 및 그 밖의 물질이 각각 이송되는 복수의 유로 중 하나를 선택하는 유로 선택 밸브(310);와
    상기 유로선택밸브에 의해 선택된 유로와 연결되어, 선택된 유로에서 이송되는 물질을 채취하거나, 채취 된 물질을 주입할 수 있도록 하는 주사기 펌프모듈(320);과
    상기 유로 선택 밸브(310) 및 주사기 펌프 모듈의 일련의 동작을 제어하는 구동부(330);를 포함하고 상기 유로 선택 밸브는 상기 유로와 주사기 펌프 모듈을 연결하거나, 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응챔버를 연결하는 것이며,
    또한, 상기 자동 공급부(300)는
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 시료 공급 유로(240)와 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 물 시료를 반응 챔버(400)에 주입하고
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 산 용액 공급 유로(710)와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 산 용액을 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 산 용액을 반응 챔버(400)에 주입하고
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 증류수 공급 유로(700);와 상기 주사기 펌프 모듈(320);을 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 증류수를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 반응 챔버(400)에 주입하고
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 제1공기 공급부(141)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 일정량의 정제공기를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 정제공기를 반응 챔버(400)에 주입함으로써 상기 반응 챔버(400) 내에 물 시료의 무기탄소를 제거하며,
    또한, 상기 자동 공급부(300)는
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 무기탄소가 제거 된 물 시료를 채취한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 촉매 반응부(500)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 실린더(321);내에 채취 된 물 시료를 상기 촉매 반응부(500);에 주입하고
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 상기 증류수 공급 유로(700)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 채취 한 뒤, 상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈(320);과 반응 챔버(400)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 반응 챔버(400)내에 상기 증류수를 주입하여 상기 반응 챔버(400)를 세척한 후 상기 주사기 펌프 모듈이 상기 반응 챔버(400)내에 증류수를 다시 채취하고,
    상기 유로 선택 밸브(310);에서 상기 주사기 펌프 모듈과 배출 유로(720)를 연결하여 상기 주사기 펌프 모듈이 증류수를 상기 배출유로에 주입함으로써, 상기 자동 공급부(300)의 주사기 펌프모듈(320)을 세척하는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 시료 채취부(200)는
    물이 순환되는 순환 파이프(210);와
    상기 순환 파이프(210)에 연결됨으로써 물의 순환을 유도하는 순환펌프(220);와
    상기 순환 파이프(210) 중간에 연결되도록 구비 된 미니 챔버(230);를 포함하되,
    상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 미니 챔버(230)에 연속적으로 공급 및 배출되는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서
    상기 미니 챔버(230)는
    내부 공간이 밀폐 된 구조를 갖으면서, 상기 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 상기 내부 공간에 채워지는 하우징(231);과
    상기 하우징(231)에 채워진 물의 수위를 측정하는 수위 측정부(232);를 포함하되,
    상기 하우징(231)은 상기 하우징에 채워진 물을 채취할 수 있도록 구비 된 시료 공급 유로(240);와 연결 된 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서
    상기 하우징(231)의 내측 하부공간에는 순환 파이프(210)에서 순환되는 물이 채워지며, 또한 하우징(231)의 내측 상부공간에는 불활성 가스가 채워짐으로써 외부 공기를 단절하여 상기 하우징(231)의 내측에 채워진 물의 오염을 최소화 시키는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 시료 공급 유로(240);는 일단이 상기 하우징(231)에 연결되고
    타단이 상기 자동 공급부(300)에 연결되는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서
    상기 공기 정제부(100);는
    상기 일반 공기가 유입되도록 하는 에어 펌프(110);와
    상기 에어 펌프(110)를 통해 유입된 공기가 이송되는 공기 유입 파이프(120);와
    상기 공기 유입 파이프에 구비 되는 필터부(130);와
    상기 필터부(130)를 통해 정제된 공기를 이송하는 정제공기 공급 유로(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서
    상기 정제공기 공급 유로(140);는 분지되어 상기 자동 공급부(300)와 연결되는 제1공기 공급부(141);와 상기 촉매 반응부(500)에 연결되는 제2 공기 공급부(142);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서
    상기 필터부(130)는
    상기 공기 내에 존재하는 먼지 및 기타 불순물을 제거하는 먼지 제거필터(131);와
    상기 일반 공기에 CO2가 포함되지 않도록 하는 CO2스크러버(132);와
    상기 일반 공기에 수분을 제거하도록 하는 하이드로 카본 필터(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 및 가스 공급을 자동화한 총 유기탄소 측정 장치.
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