KR102129748B1 - 전기화학식 tro 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 작업전극과 기준전극 및 상대전극을 구비한 전기화학식 TRO 측정장치에 있어서, 작업전극과 기준전극 사이에 전압을 인가하는 전압인가부; 작업전극과 상대전극 사이의 전류를 측정하는 전류측정부; 작업전극과 기준전극 사이에 설치되는 저항; 및 작업전극, 기준전극 및 상대전극 중 적어도 하나와 연결되는 스위치부;를 포함하여 구성됨으로써 외부환경변화에 따른 전압보정을 통해 TRO 측정 정확도를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 TRO 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
해상에서 운송하는 화물 선박을 이용한 항만 무역이 증가함에 따라 해양환경에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그 중 선박평형수(Ballast water)에 대한 문제점이 대두되고 있다.
선박의 균형, 안전성 및 조종 성능 향상 등을 위해 선박 내에 유입되는 해수를 선박평형수라 하고, 선박평형수는 한 항구에서 채워져 다른 곳으로 이송되고, 새로운 항구에 배출된다. 이와 같이 선박평형수는 배출되는 해역에 다른 국가 또는 지역에서 서식하거나 기생하는 해양생물이 유입됨에 따라, 기존의 토착 해양생태계를 파괴시킬 뿐 아니라, 병원균 및 독성 생물체의 인체유입으로 인간의 건강을 위협하고, 이 같은 생물종을 처리하는데 상당한 비용이 소요된다.
이러한 해양 생물 및 병원균에 의해 제기되는 위험은 선박평형수 내에 존재하는 상기한 종들을 치사(致死)시켜 조절할 수 있다.
선박평형수 처리시스템에는 전기분해, 필터, UV, 화학약품, 오존 등 다양한 방식이 있으며, 그 중 대부분의 업체가 화학적 산화제를 발생시키거나 주입하여 미생물을 살균처리하고 있다. 이러한 선박평형수 처리시스템은 선박평형수의 TRO를 측정하기 위해 TRO 측정장치를 구비하고 있다.
여기에서, “TRO”는 “Total Residual Oxidant”의 약어로서, 선박평형수 처리시스템에서는 선박평형수 내에 존재하는 총 잔류 산화제를 의미한다.
현재 TRO 센서는 선박이 항해하는 경로에 따라 담수, 해수 등 다양한 수질 조건에서 작동해야 하므로, 수질변환에 상대적으로 덜 민감한 DPD 시약을 이용한 TRO 센서가 주로 사용되고 있다.
그런데 DPD 시약을 이용한 TRO 센서는 측정시간이 대략 1 분 정도로, 측정 시간이 길어지면 수질 변화에 따른 선박평형수 처리장치의 대응이 늦어질 수 있어 TRO 발생량 및 환원제 토출량에 영향을 줄 수 있다. 또한 TRO를 측정하기 위해 사용되는 DPD 시약의 보존기간이 약 1개월 정도로 짧아 주기적인 교체가 필요하고, DPD 시약이 TRO와 반응하여 발색되는 정도 차로 농도를 분석하는 방법이기 때문에 측정셀 세척이 원활하게 이루어지지 않으면 측정셀이 발색에 의해 변질될 수 되어 TRO 농도 분석 시 분석오차가 발생할 수 있다.
이러한 문제점으로 인해 최근 전기화학식 TRO 센서가 개발 및 적용되고 있는 추세이다. 전기화학식 TRO 센서는 시약을 따로 사용하지 않고 측정이 가능하며, 측정시간이 20초 이내로 DPD 시약을 이용한 TRO 센서 보다 상대적으로 짧아 측정시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
전기화학식 TRO 센서는 전극을 구비하여 전극에 전압을 인가하고, 시료에 흐르는 전류의 세기를 측정하여 측정된 전류값을 TRO값으로 환산하는 방식이다. 즉, 시료의 TRO농도에 따라서 흐르는 전류의 세기가 달라지는 특성을 이용하여 TRO값을 환산 측정된다.
그러나, 전기화학식 TRO 센서는, 다수개의 전극과, 전극에 전압을 인가할 수 있는 전자부품으로 구성되어 있기 때문에 주위의 온도나 환경적인 변수에 의해서 전자부품의 전기적인 특성이 바뀌는 경우 센서의 감도가 저하되는 현상이 발생한다.
이러한 이유로 전기화학식 TRO 센서는, 외부환경이 변화함에 따라 정확한 TRO농도 측정이 어려워져 센서의 측정 정확도가 떨어지게 되고, 심한 경우 센서의 기능을 제대로 수행하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 외부환경변화에 따른 감도 저하를 보정할 수 있는 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일관점에 따른 전기화학식 TRO 측정장치는, 작업전극과 기준전극 사이에 전압을 인가하는 전압인가부; 작업전극과 상대전극 사이의 전류를 측정하는 전류측정부; 작업전극과 기준전극 사이에 설치되는 저항; 및 작업전극, 기준전극 및 상대전극 중 적어도 하나와 연결되는 스위치부를 포함한다.
여기서, 저항은, 오차율이 0.1%이하인 정밀저항으로 구성될 수 있다.
스위치부는, 작업전극과 정밀저항의 일단 사이에 설치되는 제1스위치와, 기준전극과 정밀저항의 타단 사이에 설치되는 제2스위치를 포함할 수 있다.
또한, 스위치부는, 상대전극과 정밀저항의 타단 사이에 설치되는 제3스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법은, 전압인가부와, 전류측정부가 설치되어 전압인가 및 전류측정을 수행하는 제어부를 포함하고, 스위치부는, 제어부에 의해 ON/OFF되는 전자식 스위치로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 전기화학식 TRO 측정방법은, (a) 스위치부를 ON시켜 저항을 연결시키고, 전압인가부에서 작업전극과 기준전극 사이에 기준전압을 인가하는 단계; (b) 전류측정부에서 작업전극과 상대전극 사이의 전류를 측정하는 단계; (c) 측정된 전류가 기준범위 이내인지 판단하는 단계; 및 (d) 측정된 전류가 기준범위 이내인 경우, 스위치부를 OFF하고 전압인가부에서 전압을 인가하고, 전류측정부에서 전류를 측정하여 TRO를 측정하는 단계;를 포함한다.
또한, (d)단계에서, 전류측정부에서 측정된 전류가 기준범위 밖인 경우, 전압인가부에서 보정 전압을 인가한 다음 (c)단계 이후를 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면 정밀저항을 구비하여 일정한 전류가 흐르도록 인가전압을 보정함으로써 외부환경변화에 따른 TRO 측정장치의 감도저하를 줄여 측정 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치의 회로구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정방법을 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 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치의 회로구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 작업전극(121)과, 기준전극(123) 및 상대전극(125)으로 구성되는 3개의 전극을 구비한다.
또한, 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 작업전극(121)과 기준전극(123) 사이에 전압을 인가하는 전압인가부(111)와, 작업전극(121)과 상대전극(125) 사이의 전류를 측정하는 전류측정부(113)와, 작업전극과 기준전극 사이에 설치되는 저항(140) 및 작업전극(121), 기준전극(123) 및 상대전극(125) 중 적어도 하나와 연결되는 스위치부(130)를 포함한다.
여기서, 작업전극(121)과, 기준전극(123) 및 상대전극(125)은 백금, 금, 은 등의 금속 또는 귀금속으로 구성될 수 있다.
전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 작업전극(121)과, 기준전극(123) 및 상대전극(125)이 측정공간에 설치되는데, TRO를 포함하고 있는 용액(샘플수)에 소정 전압을 인가했을 때 작업전극(121)과 상대전극(125) 사이에서 흐르는 전류(i)를 측정하여, 측정된 전류값으로부터 TRO농도를 환산하게 된다.
이 때, 전압인가부(111)은, 작업전극(121)과 기준전극(123) 사이에서 소정 전압을 인가하게 되는데, 주위 온도나 외부환경 등이 변화되더라도 정확한 전압값을 인가하는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 주위온도나 외부환경 등이 변화할 때 전기화학식 TRO 측정장치(100)를 구성하는 전자부품의 전기적인 특성이 바뀌면서 센싱 감도가 저하되는 것을 방지하기 위해 저항(140)을 오차율이 0.1%이하인 정밀저항으로 채택하여 인가 전압을 보정하게 된다.
본 발명에서 인가전압의 보정단계는, TRO를 측정하기 전에 수행하게 되는데, 자세한 전압 보정과정 및 TRO 측정과정은 도 2를 참조하여 후술한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)의 스위치부(130)는, 작업전극(121)과 저항(140)의 일단 사이에 설치되는 제1스위치(131)와, 기준전극(123)과 저항(140)의 타단 사이에 설치되는 제2스위치(133)와, 상대전극(125)과 저항(140)의 타단 사이에 설치되는 제3스위치(135)를 포함한다.
이와 같이 구성된 스위치부(130)는, 저항(140)과 전압인가부(111), 저항(140)과 전류측정부(113) 사이의 접점을 연결(ON)시키거나 분리(OFF)시킬 수 있게 된다.
여기서, 스위치부(130)는, 수동으로 ON/OFF 조작할 수 있는 수동식 스위치로 구성되거나, 제어신호에 의해 자동으로 ON/OFF 조작할 수 있는 전자식 스위치로 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 전압인가부(111)와, 전류측정부(113)가 설치되는 제어부(110)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는, 전압인가부(111)를 통해 소정 전압을 인가할 수 있고, 전류측정부(113)를 통해 작업전극(121)과 상대전극(125) 사이에서 흐르는 전류(i)를 측정할 수 있게 된다.
또한, 제어부(110)는, 스위치부(130)가 전자식 스위치로 구성될 경우 스위치부(130)의 ON/OFF제어신호를 생성하여 스위치부(130)가 자동으로 ON/OFF되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정방법을 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정방법은, 온도나 외부환경 변화를 고려하여 전압인가부(111)에 보정 전압값을 인가하는 전압 보정과정과, 인가된 전압값에 따라 전류측정부(113)에서 측정되는 전류를 TRO로 환산하는 TRO 측정과정을 포함한다.
전압 보정과정
전압의 보정을 위해서는, 먼저, 스위치부(130)를 ON시켜 전압인가부(111)와 오차율이 낮은 정밀 저항(140)을 연결시킨다(S110).
다음으로, 전압인가부(111)에서 작업전극(121)과 기준전극(123) 사이에 기준전압을 인가하고, 전류측정부(113)에서 작업전극(121)과 상대전극(125) 사이의 전류를 측정한다(S120).
다음으로, 전류측정부(113)에서 측정된 전류가 기준범위 이내인지를 판단하는 단계를 수행한다(S130).
판단결과, 전류측정부(113)에서 측정된 전류가 기준범위 이내인 경우에는 스위치부(130)를 OFF한다(S150). 이 경우에는, 측정된 전류의 오차가 크지 않아서 전압 보정이 필요없게 되어 별도의 전압값을 보정하지 않고 아래의 TRO 측정과정을 수행하게 된다.
판단결과, 전류측정부(113)에서 측정된 전류가 기준범위 밖인 경우에는 전압인가부(111)에서 보정한 전압값을 인가하고 전류측정부(113)에서 전류를 측정하는 단계(S140)를 수행하고, 전류측정부(113)에서 측정된 전류가 기준범위 이내인지를 판단하는 단계(S130)를 다시 수행한다. 이 과정은 측정 전류가 기준범위 이내가 될 때까지 계속하여 반복 수행하게 된다.
TRO 측정과정
스위치부(130)가 OFF된 후, 전압인가부(111)에서 전압을 인가하고(S160), 전류측정부(113)에서 전류를 측정한다(S170).
다음으로, 측정된 전류를 TRO로 환산하여 TRO를 측정한다(S180).
이후, 측정 종료 여부를 판단(S190)하고, 판단결과, 측정이 종료되는 경우에는 과정을 종료하게 된다. 판단결과, 측정이 계속되어야 하는 경우에는 전압인가부(111)에서 전압을 인가하는 단계(S160)와, 전류측정부(113)에서 전류를 측정하는 단계(S170) 및 측정된 전류를 TRO로 환산하여 TRO를 측정하는 단계(S180)를 다시 수행하고, 측정 종료 여부를 판단하는 단계(S190)를 반복하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 밸러스팅(ballasting) 동작중이거나 디밸러스팅(deballasting) 동작중에 사용되어야 하기 때문에 밸러스팅/디밸러스팅 동작중인 상태에서는 전기화학식 TRO 측정장치(100)의 전원부(미도시)가 ON상태가 되도록 제어부(110)에서 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치(100)는, 선박이 운항중이거나 수리중인 경우에는 노이즈 발생확율이 높고 전기화학식 TRO 측정장치(100)를 사용하지 않기 때문에 전기화학식 TRO 측정장치(100)의 전원부(미도시)가 OFF되도록 제어부(110)에서 제어신호를 생성할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법은, TRO 농도를 측정하기 전에 전기화학식 TRO 측정장치(100)의 감도 저하를 보정할 수 있는 정밀 저항(140)을 구비하여 TRO를 측정하기 전 정밀 저항(140)을 통해 흐르는 전류를 측정하고, 그 오차만큼 보정할 수 있는 전압을 제어부(110)를 통해 인가함으로써 항상 같은 전류가 흐를 수 있도록 구성됨으로써 온도나 외부환경에 따른 센싱 감도 저하를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학식 TRO 측정장치 및 이를 이용한 측정방법은, 스위치부(130)를 구비하여 전극들과 정밀저항간의 접점을 연결(ON)시키거나 분리(OFF)시킬 수 있도록 함으로써 TRO를 측정할 때는 정밀저항으로 전류가 흐르지 못하게 하고, 전압보정할 때만 스위치부를 연결시켜 정밀저항으로 흐르는 전류를 측정할 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: 전기화학식 TRO 측정장치
110: 제어부
111: 전압인가부
113: 전류측정부
121: 작업전극
123: 기준전극
125: 상대전극
130: 스위치부
140: 저항
110: 제어부
111: 전압인가부
113: 전류측정부
121: 작업전극
123: 기준전극
125: 상대전극
130: 스위치부
140: 저항
Claims (7)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (a) 스위치부를 ON시켜 저항을 연결시키고, 전압인가부에서 작업전극과 기준전극 사이에 기준전압을 인가하는 단계;
(b) 전류측정부에서 작업전극과 상대전극 사이의 전류를 측정하는 단계;
(c) 측정된 전류가 기준범위 이내인지 판단하는 단계; 및
(d) 측정된 전류가 기준범위 이내인 경우, 스위치부를 OFF하고 전압인가부에서 전압을 인가하고, 전류측정부에서 전류를 측정하여 TRO를 측정하는 단계;를 포함하는, 전기화학식 TRO 측정방법.
- 청구항 6에 있어서,
(d)단계에서,
전류측정부에서 측정된 전류가 기준범위 밖인 경우, 전압인가부에서 보정 전압을 인가한 다음 (c)단계 이후를 수행하는, 전기화학식 TRO 측정방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180106264A KR102129748B1 (ko) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 전기화학식 tro 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180106264A KR102129748B1 (ko) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 전기화학식 tro 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200028080A KR20200028080A (ko) | 2020-03-16 |
| KR102129748B1 true KR102129748B1 (ko) | 2020-07-03 |
Family
ID=69948426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180106264A KR102129748B1 (ko) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 전기화학식 tro 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102129748B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240052316A (ko) | 2022-10-14 | 2024-04-23 | 에이치디현대중공업 주식회사 | 무기물질이 적용된 tro 측정 시약 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101285451B1 (ko) | 2010-06-24 | 2013-07-12 | 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 | 밸러스트수 중의 잔류 옥시던트(ｔｒｏ) 농도의 측정 장치, 감시 방법, 및 감시 시스템 |
| KR101459595B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2014-11-07 | (주) 테크로스 | 전기 화학 센서와 ｔｒｏ 센서 장치 |
| KR101566518B1 (ko) | 2014-05-02 | 2015-11-05 | 삼성중공업 주식회사 | 선박평형수 티알오 측정 장치 |
| KR101758830B1 (ko) | 2015-05-08 | 2017-07-27 | (주) 테크로스 | 전기분해방식 선박평형수 처리장치 및 방법 |
-
2018
- 2018-09-06 KR KR1020180106264A patent/KR102129748B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101285451B1 (ko) | 2010-06-24 | 2013-07-12 | 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 | 밸러스트수 중의 잔류 옥시던트(ｔｒｏ) 농도의 측정 장치, 감시 방법, 및 감시 시스템 |
| KR101459595B1 (ko) * | 2013-09-25 | 2014-11-07 | (주) 테크로스 | 전기 화학 센서와 ｔｒｏ 센서 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240052316A (ko) | 2022-10-14 | 2024-04-23 | 에이치디현대중공업 주식회사 | 무기물질이 적용된 tro 측정 시약 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200028080A (ko) | 2020-03-16 |
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