KR102208042B1 - 가스 샘플링 시스템 - Google Patents

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KR102208042B1 KR1020190163497A KR20190163497A KR102208042B1 KR 102208042 B1 KR102208042 B1 KR 102208042B1 KR 1020190163497 A KR1020190163497 A KR 1020190163497A KR 20190163497 A KR20190163497 A KR 20190163497A KR 102208042 B1 KR102208042 B1 KR 102208042B1
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김정석
유승교
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Abstract

본 발명은 가스 샘플링 시스템에 관한 것으로서, 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부를 포함하여 이루어져, 이온 크로마토그래피를 이용한 오염물질 분석 신뢰성 및 정밀성을 향상 가능한 가스 샘플링 시스템에 관한 것이다.

Description

가스 샘플링 시스템{Gas sampling system}
본 발명은 가스 샘플링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오염물질이 함유된 흡수액에 용존되어 있는 가스를 제거하여, 오염도 측정 정밀도를 높일 수 있는 가스 샘플링 시스템에 관한 것이다.
화학 공장이나 소각처리장, 다양한 제조 시설 등의 전반적인 산업 현장에서 배출되는 배출가스들은 인체에 심각한 영향을 줄 뿐만 아니라, 산성비, 스모그, 식물 고사와 같은 환경오염을 더욱 심화시키고 있다.
따라서, 전 세계적으로 가스 상의 오염도를 모니터링 하는 장치를 이용해 일반 대기환경을 모니터링하거나 굴뚝 배출원에서의 오염도 측정, 산업 공정 환경을 모니터링 하고 있으며, 더 나아가 가스들의 순도 모니터링 시에도 활용하고 있다.
산업 공정 환경 모니터링의 일예로, 반도체나 디스플레이 제조 환경에서는 웨이퍼의 고집적화, 패턴의 미세화에 따라 HF, HCl, NH3 등과 같은 오염물질들이 일정 수준 이상이면 불량이 발생되거나 제품의 신뢰성에 영향을 주기 때문에 오염 물질을 ppt-ppb의 매우 낮은 수준으로 관리할 필요가 있다. 따라서, 매우 낮은 농도까지 정확히 측정 가능한 신뢰성 있는 가스 측정기가 요구되고 있는 실정이다.
또한, 굴뚝 배출가스 모니터링의 경우에도 현재 굴뚝 배출가스에 대해 법적으로 규제 및 관리하고 있기 때문에 공개특허 정확한 데이터 산출이 매우 중요하다. 이와 관련된 기술로 국내등록특허 제 10-1359940호("굴뚝 배출가스 온라인 모니터링 시스템")에 굴뚝 배출원 측정 시 신뢰성 있는 측정이 가능한 모니터링 시스템에 관하여 개시된 바 있다.
한편, 가스 상에서 오염도를 측정하는 방법으로는 크게 가스를 직접 측정하는 건식 측정 방식과 가스를 용액에 포집한 후 포집된 용액을 분석하여 오염물질의 농도를 측정하는 습식 방식으로 나눌 수 있다. 그 중에서 습식 방식은 흡수액을 정량 공급하고 정유량으로 가스를 공급하여 포집한 후 포집된 액상 시료의 오염 농도를 측정하며, 이때 공급된 흡수액과 가스의 유량을 반영하여 가스 상의 오염 농도로 환산하는 방식이다.
이러한 두 가지 방식 중 습식 방식을 이용할 경우 액상 시료에 가스 내 포함된 오염물질 뿐만 아니라 가스 자체가 일부 용존 되기 때문에, 용존된 가스에 의해 성분 분석 정밀도가 낮아지는 문제점이 있어, 성분 분석 정밀도를 높이기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
특허문헌 1) 국내등록특허공보 제1507436호(명칭: 오염물질 모니터링 장치, 공개일: 2019.10.14)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 크로마토그래피를 통한 정성 분석 과정에서, 시료에 용존된 가스에 의해 분석되는 성분들의 검출시간(Retention time)이 변화되어, 정성 분석이 정밀하게 이루어지지 않았던 문제점을 해소 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 가스 샘플링 시스템은, 오염물질이 함유된 가스가 주입되는 가스 주입부(510)와, 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 주입되는 흡수액 주입부(520)를 포함하는 유입부(500); 오염물질이 함유된 가스와, 상기 가스에 함유된 오염물질이 포집되는 흡수액이 유입되며, 가스와 오염물질을 포집한 흡수액을 분리하여 시료를 형성하는 기액분리부(100); 상기 기액분리부(100)에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출부(200); 상기 기액분리부(100)에서 형성된 시료를 공급받는 제1 시료 주입부(300A); 상기 제1 시료 주입부(300A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제1 분석부(400A); 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A); 및 상기 기액 분리부(100)에 위치된 시료에 불활성 기체를 주입하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하고, 상기 기액분리부(100)에서 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하며, 상기 가스 배출부(200)는 배출되는 가스의 양을 측정하는 제1 유체 제어부(210)를 포함하고, 상기 용존 가스 제거부(400)는 시료로 주입되는 불활성 기체의 양을 측정하는 제2 유체 제어부(411)를 포함하는 가스 샘플링 시스템으로서, 상기 가스 샘플링 시스템은, 상기 제 1분석부(400A)를 대체하여 제1 분석부(400A) 위치에 배치되며, 제1 시료 주입부(300A)로부터 배출되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400); 용존 가스 제거부(400)를 통과한 제1 시료 주입부(300A)로부터 배출된 시료 시료와 분석 용액을 공급받는 제2 시료 주입부(300B); 상기 제2 시료 주입부(300B)로 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제2 성분 분석 용액 공급부(200B); 상기 제2 시료 주입부(300B)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제2 분석부(400B); 및 상기 제2 시료 주입부(300B)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제2 배출부(500B);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400)는 상기 기액분리부(100)에 위치된 시료에 불활성 기체를 주입하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 불활성 기체 주입부(410)를 포함하고, 제1 시료 주입부(300A)로부터 배출되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)는 가스의 분리를 보다 활성화 하기 위하여 가열 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체 주입부(410)는 주입되는 불활성 기체의 양을 조절 또는 측정하는 제2 유체 제어부(411)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 오염물질이 함유된 가스가 주입되는 가스 주입부(510)와, 상기 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 주입되는 흡수액 주입부(520)와, 가스와 흡수액이 이동하는 과정에서 서로 접촉하게 되는 혼합부(530)로 구성되는 유입부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스 배출부(200)는 배출되는 가스의 양을 측정하는 제1 유체 제어부(210)와, 상기 제1 유체 제어부(210)를 통해 상기 기액분리부(100)에 위치된 가스를 배출시키는 제1 유체 배출 수단(220)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 가스 샘플링 시스템은, 시료가 위치되는 샘플러(100A); 상기 샘플러(100A)에 위치된 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제1 성분 분석 용액 공급부(200A); 상기 샘플러(100A)와 상기 제1 성분 분석 용액 공급부(200A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받는 제1 시료 주입부(300A); 상기 시료 주입부(300A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제1 분석부(400A); 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A); 및 상기 샘플러(100A)에서 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 가스 샘플링 시스템은, 시료가 위치되는 샘플러(100A); 상기 샘플러(100A)에 위치된 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제1 성분 분석 용액 공급부(200A); 상기 샘플러(100A)와 상기 제1 성분 분석 용액 공급부(200A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받는 제1 시료 주입부(300A); 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A); 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액을 공급받는 제2 시료 주입부(300B); 상기 제2 시료 주입부(300B)로 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제2 성분 분석 용액 공급부(200B); 상기 제2 시료 주입부(300B)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제2 분석부(400B); 상기 제2 시료 주입부(300B)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제2 배출부(500B); 및 상기 제1 시료 주입부(300A)에서 상기 제2 시료 주입부(300B)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용존 가스 제거부(400)는 분리막을 이용하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 시료 주입부(200A)와 상기 제2 시료 주입부(200B)는 각각 유입되는 시료와 분석 용액이 이동하는 경로를 조절하며, 유입된 시료와 용액을 혼합하는 샘플루프와 농축 컬럼 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 오염물질이 함유된 가스가 주입되는 가스 주입부(510)와, 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 주입되는 흡수액 주입부(520)를 포함하는 유입부(500); 오염물질이 함유된 가스와, 상기 가스에 함유된 오염물질이 포집되는 흡수액이 유입되며, 가스와 오염물질을 포집한 흡수액을 분리하여 시료를 형성하는 기액분리부(100); 상기 기액분리부(100)에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출부(200); 상기 기액분리부(100)에서 형성된 시료를 공급받는 제1 시료 주입부(300A); 상기 제1 시료 주입부(300A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제1 분석부(400A); 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A); 및 상기 기액 분리부(100)에 위치된 시료에 불활성 기체를 주입하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하고, 상기 기액분리부(100)에서 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하며, 상기 가스 배출부(200)는 배출되는 가스의 양을 측정하는 제1 유체 제어부(210)를 포함하고, 상기 용존 가스 제거부(400)는 시료로 주입되는 불활성 기체의 양을 측정하는 제2 유체 제어부(411)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 가스 샘플링 시스템은, 용존 가스 제거부를 통하여 시료에 녹아있는 가스를 제거 가능하므로, 시료에 가스에 용존되어 있을 시 크로마토그래피를 통한 분석 과정에서 검출시간(Retention time)이 변화되어, 시료의 정성 분석이 불가능한 문제를 해결 가능한 장점이 있다.
상세히 설명하면, 시료에
Figure 112019127384380-pat00001
,
Figure 112019127384380-pat00002
,
Figure 112019127384380-pat00003
등의 가스 또는 이온이 존재할 경우, 이러한 가스가 시료의 분석에 영향을 미치게 되므로, 분석 전에 용존된 가스 및 이온을 제거하여 가스로 인해 분석의 정밀성 및 신뢰성이 저하되는 것을 방지하여 준 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 용존 가스를 제거하지 않고 크로마토그래피를 이용하여 획득한 크로마토그램을 도시한 분석 데이터.
도 3은 용존 가스를 제거한 후 크로마토그래피를 이용하여 획득한 크로마토그램을 도시한 분석 데이터.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템을 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템을 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템을 나타낸 개념도.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 샘플링 시스템(1000)에 관하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템은 가스와 흡수액이 주입되며 주입되는 과정에서 가스와 흡수액이 서로 접촉하게 되는 유입부(500)와, 상기 유입부(500)를 통해 유입된 가스와 흡수액이 서로 분리되는 기액분리부(100)와, 상기 기액분리부(100)와, 상기 기액분리부(100)에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출부(200)와, 상기 기액분리부(100)에서 분리된 시료에 함유되어 있는 오염물질을 분석하는 분석부(300)와, 상기 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 유입부(500)는 오염물질이 함유된 가스가 주입되는 가스 주입부(510)와, 상기 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 주입되는 흡수액 주입부(520)와, 가스와 흡수액이 이동하는 과정에서 서로 접촉하게 되는 혼합부(530)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 용존 가스 제거부(400)는 불활성 기체 주입부(410)와, 제2 유체 제어부(411)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 가압 배관에서 공급되는 가스, 대기, 또는 공정 설비에서 발생되는 가스들의 오염도를 체크하거나 성상을 분석하기 위하여, 가스를 흡수액에 포집한 후 흡수액에 함유된 오염물질을 분석하는 방식을 사용할 경우, 흡수액에 가스가 용존하게 되어 용존된 가스가 오염물질 분석에 영향을 끼치게 되므로, 본 발명에서는 상기 용존 가스 제거부(400)를 통하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하여 준 것이다.
다시한번 설명하면, 가스의 오염도를 체크하고나 성상을 분석하기 위하여, 상기 가스 주입부(510)를 통하여 오염물질이 함유된 가스를 주입하고, 상기 흡수액 주입부(520)를 통해 흡수액을 주입하여 가스와 흡수액이 상기 혼합부(530)에서 서로 접하여 오염물질이 흡수액에 함유되어 시료를 형성하게 하고, 상기 기액분리부(100)로 이동된 가스와 시료는 서로 분리되어, 가스는 가스 배출부(200)를 구성하는 제1 유체 제어부(210)와 제1 유체 배출 수단(220)을 통하여 배출되고, 시료는 기액분리부(100)에 위치하게 되되, 상기 혼합부(530)에서 시료를 구성하는 흡수액과 가스가 서로 접하며 흡수액에 가스가 녹아 용존하게 되므로, 상기 용존 가스 제거부(400)를 통해 시료에 질소(
Figure 112019127384380-pat00004
), 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 주입하여, 시료에 용존하던 가스 또한 상기 가스 배출부(200)를 통해 배출되게 함으로써, 상기 분석부(300)에서 상기 기액분리부(100)에 위치된 시료를 통해 가스의 오염도와 성상을 분석 시 보다 정확하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있게 한 것이다.
그리고, 상기 제1 유체 제어부(210)는 상기 가스 배출부(200)를 통해 배출되는 가스의 양을 측정할 수 있고, 상기 제2 유체 제어부(411)는 주입되는 불활성 기체의 양을 측정할 수 있으므로, 상기 가스 주입부(510)를 통해 주입되는 가스의 양과 가스 배출부(200)를 통하여 배출되는 가스의 양을 비교한 후, 이를 기반으로 시료로 주입되는 불활성 기체의 양을 조절할 수 있음은 물론이다.
도 2에는 용존 가스를 제거하지 않을 경우 크로마토그래피를 이용하여 획득한 크로마토그램이 도시되어 있고, 도 3에는 용존 가스를 제거한 후 크로마토그래피를 이용하여 획득한 크로마토그램이 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 분석부(300)는 이온 크로마토그래피를 이용하여 오염물질을 분석할 수 있으며, 상기 용존 가스 제거부(400)를 이용하여 시료에 용존하던 가스(
Figure 112019127384380-pat00005
) 를 제거하기 전에 크로마토그래피를 이용하여 오염물질을 정성 분석 시, 도 2에 도시된 바와 같이 크로마토그래피를 통하여 얻은 크로마토그램의 검출시간(Retention time)이 변화되어 오염물질 성분 및 오염도를 정성분석 하기 어려우나, 용존 가스 제거부(400)를 이용하여 용존하던 가스를 제거할 경우 나타나는 크로마토그램의 성분 검출 시간이, 표준 용액들을 구성하는 성분이 검출되는 시간과 일치하게 되므로, 용존 가스 제거를 통하여 보다 정밀하고 신뢰성 있는 실험 결과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
다시한번 설명하면, 크로마토그래피는 혼합물을 분리하는 실험적인 기법 중 하나로, 혼합물은 이동상이라는 유체에 녹아 있으며, 정지상 이라는 구조를 따라 움직이게 된다. 이때, 혼합물의 여러 성분들은 각각 다른 속도로 이동하며 분리가 일어나게 되며, 이 분리는 이동상과 정지상간의 차등 분배에 기반한다. 즉, 정지상에서의 이동 능력 차이가 각 성분의 분리 원동력이 되므로, 오염물질이 함유되지 않은 표준용액(흡수액)을 크로마토그램으로 나타낼 경우 시간에 따라 각 성분들이 분리되며 표시되게 되는데, 이러한 표준용액의 크로마토그램과 오염물질이 함유된 시료의 크로마토그램을 정성분석 하기 위해서는, 성분들이 표시되는 검출시간이 일치되어야 하므로, 본 발명에서는 가스(
Figure 112019127384380-pat00006
)를 탈기시켜 표준 용액과 오염물질이 함유된 시료의 검출시간을 일치시켜 준 것이다.
그리고, 가스(
Figure 112019127384380-pat00007
)의 용존 시간이 늘어날수록 가스가 시료에 녹아들며 시료 속에 함유된 탄산이온(
Figure 112019127384380-pat00008
), 중탄산이온(
Figure 112019127384380-pat00009
)의 양이 늘어나게 되며, 이러한 이온은 크로마토그래피로 분석 시 피크로 존재하거나, 시료의 pH를 변화시키는 요인으로 작용하여, 분석에 영향을 끼치게 되므로, 신속히 제거되는 것을 권장함은 물론이다.
도 4에는 제2 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템(1000)의 개념도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템은 오염물질이 함유된 가스와, 상기 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 위치되며, 주입되는 가스에 함유된 오염물질이 흡수액에 포집되어 시료가 형성되는 기액분리부(100)와, 기액분리부(100)로 흡수액을 주입하는 흡수액 주입부(520)와, 상기 기액분리부(100)로 오염물질이 함유된 가스를 주입하는 가스 주입부(510)와, 상기 기액분리부(100)에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출부(200)와, 상기 기액분리부(100)에서 분리된 시료에 함유되어 있는 오염물질을 분석하는 분석부(300)와, 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 흡수액 주입부(520)를 통하여 상기 기액분리부(100)로 흡수액을 주입하고, 주입된 흡수액 상에 상기 가스 주입부(510)를 통하여 오염물질이 함유된 가스를 주입하면, 흡수액 상에 오염물질이 녹고 가스는 상기 가스 배출부(200)를 통하여 배출된다. 이때, 일부 가스는 상기 기액분리부(100)의 흡수액 상에 용존되게 되므로, 상기 용존 가스 제거부(400)로 불활성 가스를 흡수액에 주입하여 흡수액에 용존되어 있는 가스를 제거한 후, 상기 분석부(300)를 통하여 오염물질을 분석 가능하게 한 것이다.
이때, 상기 가스 배출부(200)는 배출되는 가스의 유량을 측정 및 조절 가능한 제1 유체 제어부(210)와, 가스를 배출시키며 필요에 따라 배출되는 가스의 유량을 조절 가능한 제1 유체 배출 수단(220)을 포함할 수 있으며, 도면 상에는 상기 제1 유체 제어부(210)가 상기 기액분리부(100)와 상기 제1 유체 배출 수단(220) 사이에 위치된 것을 도시하였으나, 상기 제1 유체 제어부(210)는 위에서 말한바와 같이 측정 용도로만 사용될 수 있으며, 측정 용도로 사용될 경우 상기 가스 주입부(510) 상에도 위치될 수 있으므로, 그 위치는 한정하지 않으며, 상기 제1 유체 제어부(210)는 배출되는 가스의 유량을 일정하게 유지하기 위한 장치이므로, 상기 가스 주입부(510)를 통하여 주입되는 가스가 일정할 경우 제거되거나 사용이 정지될 수도 있다.
아울러, 상기 가스 주입부(510)를 통하여 주입되는 가스는 일반적인 가스일 수 있으나 필요에 따라 대기압보다 높은 압력으로 압축된 가스일 수 있으며, 압축된 가스의 압력이 상기 기액분리부(100) 내부의 압력보다 높을 경우 압축된 가스가 자연스럽게 기액분리부(100)로 주입되게 되므로, 상기 기액분리부(100) 상의 가스를 밖으로 빼내기 위한 상기 제1 유체 배출 수단(220)이 필요 없다. 즉, 상기 제1 유체 배출 수단(220)가 없는 구성을 최소화 한 가스 샘플링 시스템(1000)을 구현 가능한 것이다.
도 5에는 제3 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템(1000)의 개념도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 제3 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템은 시료가 위치되는 샘플러(100A)와, 상기 샘플러(100A)에 위치된 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제1 성분 분석 용액 공급부(200A)와, 상기 샘플러(100A)와 상기 제1 성분 분석 용액 공급부(200A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받는 제1 시료 주입부(300A)와, 상기 시료 주입부(300A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제1 분석부(400A)와, 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A)와, 상기 샘플러(100A)에서 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 샘플러(100A)에 위치된 시료는 상기 제1 시료 주입부(300A)의 샘플루프(300A-1)에서 상기 용액 공급부(200A)에서 공급된 용액과 혼합된 후 상기 제1 분석부(400A)로 이동되어 분석 과정을 거치며, 분석에 사용된 시료와 용액은 상기 제1 배출부(500A)를 통하여 배출된다. 이때, 시료에 용존되어 있는 가스는 위에서 설명한 바와 같이 오염물질 분석 데이터에 영향을 끼치게 되므로, 본 발명에서는 상기 샘플러(100A)가 상기 제1 시료 주입부(300A)로 이동하는 경로 상에 상기 용존 가스 제거부(400)를 위치시켜, 시료에 용존되어 있는 가스를 분석 전에 제거하여 준 것이다.
이때, 상기 용존 가스 제거부(400)는 멤브레인과 같은 분리막을 포함하여 이루어져 멤브레인을 통해 시료에 용존되어 있는 이산화탄소(
Figure 112019127384380-pat00010
) 등의 가스가 제거되는 구조일 수 있으며, 시료에 용존되어 있는 이산화탄소를 지속적으로 제거 시 이산화탄소가 시료에 녹아들며 발생하는 탄산이온(
Figure 112019127384380-pat00011
)과 중탄산이온(
Figure 112019127384380-pat00012
)이 이산화탄소로 치환되므로, 이산화탄소 제거를 통하여 시료에 녹아있는 탄산이온과 중탄산이온 또한 제거 가능함은 물론이다.
도 6에는 제4 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템(1000)의 개념도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 제4 실시예에 따른 가스 샘플링 시스템은 시료가 위치되는 샘플러(100A)와, 상기 샘플러(100A)에 위치된 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제1 성분 분석 용액 공급부(200A)와, 상기 샘플러(100A)와 상기 성분 분석 용액 공급부(200A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받는 제1 시료 주입부(300A)와, 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A)와, 상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액을 공급받는 제2 시료 주입부(300B)와, 상기 제2 시료 주입부(300B)로 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제2 성분 분석 용액 공급부(200B)와, 상기 제2 시료 주입부(300B)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제2 분석부(400B)와, 상기 제2 시료 주입부(300B)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제2 배출부(500B)와, 상기 제1 시료 주입부(300A)에서 상기 제2 시료 주입부(300B)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 제1 시료 주입부(300A)와 제2 시료 주입부(300B)를 서로 연결하여 보다 분석에 최적화된 시료를 형성하고, 제1 시료 주입부(300A)와 제2 시료 주입부(300B) 사이에 멤브레인과 같이 이산화 탄소를 제거할 수 있는 분리막을 포함하는 용존 가스 제거부(400)를 위치시켜, 이동하는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하여 준 것이다. 그리고 상기 용존 가스 제거부(400)는 가스의 분리를 보다 활성화 하기 위하여 가열 구조를 가질 수도 있다.
또한, 도면 상에 도시되지 않았지만 본 발명인 가스 샘플링 시스템은 위에서 설명한 제1 실시예 또는 제2 실시예가 제3 실시예 또는 제4 실시예와 서로 결합되어 하나의 가스 샘플링 시스템을 형성할 수 있으며, 일 실시예로는 제1 실시예와 제2 실시예에 구비되어 있는 상기 분석부(300)가 제거되고, 시료가 형성되는 상기 기액분리부(100)가 제3 실시예 또는 제4 실시예의 상기 제1 성분 분석 용액 공급부를 대체하는 구조일 수 있으며, 이 외에도 다양한 결합이 가능하므로 한정하지 않는다.
그리고, 본 발명인 가스 샘플링 시스템은 시스템을 구성하는 각 구성요소들과 통신하여 이를 수치로 디스플레이화 하는 모니터링부를 더 포함할 수 있으며, 사용자는 디스플레이부를 통하여 실시간으로 가수에 함유된 오염물질 분설 결과를 모니터링 가능하며, 위에서 설명한 상기 유체 제어부(210, 411)는 일 실시예로 오리피스, mfc 볼 등의 다양한 유량계일 수 있으며, 이 외에도 다양한 유량계를 포함할 수 있으므로 한정하지 않는다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 기액분리부 200 : 가스 배출부
210 : 제1 유체 제어부 220 : 제1 유체 배출 수단
300 : 분석부
400 : 용존 가스 제거부 410 : 불활성 기체 주입부
411 : 제2 유체 제어부
500 : 유입부 510 : 가스 주입부
520 : 흡수액 주입부 530 : 혼합부
100A : 샘플러 200A : 제1 성분 분석 용액 공급부
300A : 제1 시료 주입부 400A : 제1 분석부
500A : 제1 배출부 200B : 제2 성분 분석 용액 공급부
300B : 제2 시료 주입부 400B : 제2 분석부
500B : 제2 배출부

Claims (9)

  1. 오염물질이 함유된 가스가 주입되는 가스 주입부(510)와, 가스에 함유된 오염물질을 포집하는 흡수액이 주입되는 흡수액 주입부(520)를 포함하는 유입부(500);
    오염물질이 함유된 가스와, 상기 가스에 함유된 오염물질이 포집되는 흡수액이 유입되며, 가스와 오염물질을 포집한 흡수액을 분리하여 시료를 형성하는 기액분리부(100);
    상기 기액분리부(100)에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출부(200);
    상기 기액분리부(100)에서 형성된 시료를 공급받는 제1 시료 주입부(300A);
    상기 제1 시료 주입부(300A)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제1 분석부(400A);
    상기 제1 시료 주입부(300A)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제1 배출부(500A); 및
    상기 기액 분리부(100)에 위치된 시료에 불활성 기체를 주입하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하고, 상기 기액분리부(100)에서 상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400)를 포함하며,
    상기 가스 배출부(200)는 배출되는 가스의 양을 측정하는 제1 유체 제어부(210)를 포함하고, 상기 용존 가스 제거부(400)는 시료로 주입되는 불활성 기체의 양을 측정하는 제2 유체 제어부(411)를 포함하는 가스 샘플링 시스템으로서,
    상기 가스 샘플링 시스템은,
    상기 제 1분석부(400A)를 대체하여 제1 분석부(400A) 위치에 배치되며, 제1 시료 주입부(300A)로부터 배출되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400);
    용존 가스 제거부(400)를 통과한 제1 시료 주입부(300A)로부터 배출된 시료와 분석 용액을 공급받는 제2 시료 주입부(300B);
    상기 제2 시료 주입부(300B)로 시료 분석에 사용되는 분석 용액을 공급하는 제2 성분 분석 용액 공급부(200B);
    상기 제2 시료 주입부(300B)로부터 시료와 분석 용액을 공급받아 시료에 함유된 오염물질을 분석하는 제2 분석부(400B); 및
    상기 제2 시료 주입부(300B)에 위치된 시료와 분석 용액이 배출되는 제2 배출부(500B);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 샘플링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 시료 주입부(300A)로 공급되는 시료에 용존되어 있는 가스를 분리막으로 제거하는 용존 가스 제거부(400)는 상기 기액분리부(100)에 위치된 시료에 불활성 기체를 주입하여 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 불활성 기체 주입부(410)를 포함하고,
    제1 시료 주입부(300A)로부터 배출되는 시료에 용존되어 있는 가스를 제거하는 용존 가스 제거부(400)는 가스의 분리를 보다 활성화 하기 위하여 가열 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 샘플링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유입부(500)는 가스와 흡수액이 이동하는 과정에서 서로 접촉하게 되는 혼합부(530)를 더 포함하는, 가스 샘플링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 주입부(510)를 통하여 주입되는 가스는 대기압보다 높은 압력을 가지는 압축 가스인, 가스 샘플링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 배출부(200)는 상기 제1 유체 제어부(210)를 통해 상기 기액분리부(100)에 위치된 가스를 배출시키는 제1 유체 배출 수단(220)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 샘플링 시스템.
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