KR102259171B1 - 전기화학식 가스 센서 - Google Patents

전기화학식 가스 센서 Download PDF

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KR102259171B1
KR102259171B1 KR1020200175894A KR20200175894A KR102259171B1 KR 102259171 B1 KR102259171 B1 KR 102259171B1 KR 1020200175894 A KR1020200175894 A KR 1020200175894A KR 20200175894 A KR20200175894 A KR 20200175894A KR 102259171 B1 KR102259171 B1 KR 102259171B1
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김형태
하승철
임성호
김재필
이양훈
박용원
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(주)센코
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Abstract

개시되는 전기화학식 가스 센서는, 감지대상 가스가 유입되는 제1 가스 유입구 및 제2 가스 유입구가 형성되어 있는 하우징; 상기 제1 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제1 전류 신호를 생성하는 제1 작용 전극(Sensing Electrode) 및 상기 제2 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제2 전류 신호를 생성하는 제2 작용 전극을 포함하는 작용 전극부; 상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극의 하방에 배치되는 기준 전극(Reference Electrode); 상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극에, 상기 기준 전극 대비 서로 다른 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 인가수단; 상기 기준 전극의 하방에 배치되는 대응 전극(Counter Electrode); 상기 제1 전류 신호 및 상기 제2 전류 신호 상호간의 차이를 반영하는 반응 비교값을 산출하는 비교정보 생성부; 및 미리 입력된 반응 기준값과 상기 반응 비교값을 비교하여 상기 감지대상 가스의 종류를 구분하는 판단부;를 포함한다.

Description

전기화학식 가스 센서{Electrochemical Gas Sensor}
본 발명(Disclosure)은, 전기화학식 가스 센서에 관한 것으로서, 구체적으로 다양한 감지대상 가스가 서로 다른 바이어스 전압으로 구동되는 작용 전극에서 발생하는 산화-환원 반응 속도의 차이를 이용하여, 측정 간섭성을 가지는 다양한 가스를 농도에 상관없이 구분할 수 있는 전기화학식 가스 센서에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
다이오드(diode)나 진공관을 대체한 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자들은, 20세기 후반에 반도체 공정기술을 이용하여 개발되었다.
그러나, 반도체 소자들은 단 1세기도 지나지 않아 첨단화된 현대 생활을 가능하게하는 모든 전자기기의 핵심 부품으로 자리잡았다.
다양한 성능 지표에서 고성능을 발휘하는 반도체 소자들은, 최첨단 제조 공정을 이용하여 제조된다.
일반적인 반도체 공정기술은, 다양한 물질 상호간의 화확적 반응을 이용하여 반도체 또는 도전성 물질의 형상을 가공함으로써, 기능과 성능이 다양한 반도체 소자들을 대량으로 제조할 수 있다.
따라서 반도체 공정에서는 다양한 화학물질을 이용하며, 이들 상호간의 화학작용으로 가스 상태의 다양한 물질들이 생성된다.
일반적으로 반도체 공정이 수행되는 크린룸은, 외부로부터 격리된 공간으로서, 양압이 형성되고 내부의 공기는 포집되어 그 유해성을 제거한 후 외부로 배출된다.
그러나, 반도체 공정이 수행되는 크린룸 내부에서는, 다수의 작업자들이 상술한 바와 같은 다양한 물질 또는 그 상호작용으로 생성된 또 다른 물질들이 방출하는 유해성 가스에 노출된다.
일예로, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD) 공정은 웨이퍼 표면에 기체 상태의 혼합물을 얇은 절연막으로 입혀 전기적인 특성을 갖게하는 방법이다.
이때, CVD공정에서 실리콘 옥사이드(SiO2) 절연막을 형성하는데 적합한 물질적 특성을 가지는 테트라에틸 오르토실리케이트(Tetraethyl Orthosilicate, 이하 TEOS)가 널리 사용되고 있다.
그러나, TEOS는 피부 또는 호흡기를 자극할 뿐만아니라, 반복 노출될 경우 혈액 중추신경계 및 신장, 간 등의 기능에 영향을 미치는 인체 유해 물질이다.
이외에도, 반도체 공정의 다양한 건식 식각에 사용되는 에틸렌(ETO, Ethylene Oxide)은 그 자체가 질식을 유발할 뿐만 아니라, 산화 에틸렌(EtOH, Ethanol)으로 인체 내부를 대사되어 종양 발생 및 중추신경계에 영향을 미친다.
또한, 역시 건식식각 공정에서 사용되는 황화카르보닐(COS, Carbonyl Sulfide)은, 급석 호흡곤란을 유발한다.
이러한 문제점을 해결하고자, 소량의 이들 물질을 감지하여 알람하는 다양한 가스센서가 사용되고 있다.
그런데, TEOS 감지 기능을 가지는 현제 가스 센서들은, 역시 반도체 공정에서 다양한 세척 공정에서 필수적으로 사용되는 IPA(IPA(Isopropyl Alcohol)도 감지한다.
관련된 연구 결과로서, Int. J. Environ. Res. Public Health 15(2018)에 발표된 논문 "Comprehensive Evaluation of Hazardous Chemical Exposure Control System at a Semiconductor Manufacturing Company in South Korea"에 따르면, 현재 사용중인 TEOS 센서의 IPA에 대한 간섭성은 무려 56%에서 70%에 달한다.
따라서, 인체 유해성이 높은 주요 감지대상 가스와 상대적으로 인체 유해성이 낮은 가스상 물질을 구분할 수 있는 가스 센서의 개발이 시급하다.
1. 한국등록특허 제10-2057211호
본 발명(Disclosure)은, 상호 간섭성을 가지는 다양한 가스를 농도에 상관없이 구분할 수 있는 전기화학식 가스 센서의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서는, 감지대상 가스가 유입되는 제1 가스 유입구 및 제2 가스 유입구가 형성되어 있는 하우징; 상기 제1 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제1 전류 신호를 생성하는 제1 작용 전극(Sensing Electrode) 및 상기 제2 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제2 전류 신호를 생성하는 제2 작용 전극을 포함하는 작용 전극부; 상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극의 하방에 배치되는 기준 전극(Reference Electrode); 상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극에, 상기 기준 전극 대비 서로 다른 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 인가수단; 상기 기준 전극의 하방에 배치되는 대응 전극(Counter Electrode); 상기 제1 전류 신호 및 상기 제2 전류 신호 상호간의 차이를 반영하는 반응 비교값을 산출하는 비교정보 생성부; 및 미리 입력된 반응 기준값과 상기 반응 비교값을 비교하여 상기 감지대상 가스의 종류를 구분하는 판단부;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 제1 전류 신호는, 상기 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제1 감지 신호 및 상기 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제1 비감지 신호를 포함하고, 상기 제2 전류 신호는, 상기 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제2 감지 신호 및 상기 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제2 비감지 신호를 포함하고, 상기 반응 비교값은, 상기 제1 감지 신호와 상기 제1 비감지 신호 및 상기 제2 감지 신호와 상기 제2 비감지 신호를 기반으로 산출될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 반응 비교값은 아래의 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112020136413453-pat00001
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 바이어스 수단은, 상기 제1 작용 전극에 제1 바이어스 전압을 인가하고, 상기 제2 작용 전극에 제2 바이어스 전압을 인가하고, 상기 제1 바이어스 전압은 200mV 내지 400mV이고, 상기 제2 바이어스 전압은 0V 일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 감지대상 가스는, 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS, Tetraethyl Orthosilicate), 에틸렌(ETO, Ethylene), 산화 에틸렌(EtOH, Ethanol), 및 황화카르보닐(COS, Carbonyl Sulfide), IPA(Isopropyl Alcohol)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 제1 작용 전극에서 상기 감지대상 가스와 접촉하는 제1 접촉 면적과, 상기 제2 작용 전극에서 상기 감지대상 가스와 접촉하는 제2 접촉 면적은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전기화학식 가스 센서에서 상기 제1 가스 유입구 및 상기 제2 가스 유입구 각각의 직경과 길이는 서로 동일할 수 있다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 바이어스 전압이 인가된 작용 전극에서 발생하는 감지대상 가스의 화학 반응의 속도 차이를 이용함으로써, 상호 간섭성을 가지는 다양한 가스를 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서에 구비되는 센서본체의 일 실시형태의 단면을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 TEOS 가스를 감지한 제1 전류 신호를 시간에 따라 측정한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 IPA 가스를 감지한 제1 전류 신호를 시간에 따라 측정한 그래프.
도 5는 도 3 및 도 4의 제1 전류 신호 및 제2 전류 신호로부터 산출한 TEOS 및 IPA의 반응 반교값을 TEOS 및 IPA 각각의 노출 농도에 따라 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 TEOS 가스와 IPA 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO가스의 반응 비교값을 비교한 그래프.
이하, 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서에 구비되는 센서부의 일 실시형태의 단면을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서는, 하우징(110), 작용 전극부(120), 기준 전극(130), 바이어스 인가수단(200), 대응 전극(140), 비교정보 생성부(300) 및 판단부(400)를 포함한다.
이때, 하우징(110), 작용 전극부(120), 기준 전극(130) 및 대응 전극(140)은 센서본체(100)를 형성하여 측정하고자 하는 위치에 배치된다.
하우징(110)은, 감지대상 가스가 유입되는 제1 가스 유입구(111) 및 제1 가스 유입구(112)가 형성된다.
작용 전극부(120)는, 제1 작용 전극(Sensing Electrode, SE1)(121) 및 제2 작용 전극(Sensing Electrode, SE2)(122)를 포함한다.
제1 작용 전극은, 제1 가스 유입구(111)를 통하여 유입된 감지대상 가스를 감지하여 제1 전류 신호를 생성한다.
제2 작용 전극은 제2 가스 유입구(112)를 통하여 유입된 감지대상 가스를 감지하여 제2 전류 신호를 생성한다.
기준 전극(Reference Electrode)(130)은, 제1 작용 전극(121) 및 제2 작용 전극(122)의 하측에 배치된다.
바이어스 인가수단(200)은, 제1 작용 전극(121) 및 제2 작용 전극(122)에, 기준 전극(130) 대비 서로 다른 바이어스 전압을 인가한다.
대응 전극(Counter Electrode)(140)은, 기준 전극(130)의 하측에 배치된다.
비교정보 생성부(300)는, 제1 전류 신호 및 제2 전류 신호 상호간의 차이를 반영하는 반응 비교값을 산출한다.
판단부(400)는, 미리 입력된 반응 기준값과 반응 비교값을 비교하여 감지대상 가스의 종류를 구분한다.
도 1에서, 작용 전극부(120), 기준 전극(130) 및 대응 전극(140)은 각각 복수의 센서핀(150)과 전선으로 결선되어 있으며, 비교정보 생성부(300)는, 제1 전류 신호 및 제2 전류 신호를 센서핀(150)을 통하여 전송받는다.
일반적으로 전기화학식 가스 센서는, 산화(또는 환원) 반응이 일어나는 작용 전극, 이것과 동시에 환원(산화) 반응이 일어나는 대응 전극 그리고 산화-환원 반응과 함께 변화하는 전위를 감지하고 전위를 일정하게 유지하기 위한 기준 전극으로 구성된다.
즉 전기화학식 가스 센서는, 작용 전극에서 감지대상 가스가 산화 또는 환원 반응을 발생하고, 이에 따라 발생한 전류를 측정하여 가스의 존재 여부를 감지한다.
본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서는, 상술한 바와 같이 작용 전극에서 발생하는 산화 및 환원 작용의 반응 속도가, 작용 전극에 인가된 바이어스 전압 및 감지대상 가스의 종류에 따라 달라짐을 이용한다.
우선, 서로 다른 바이어스 전압이 인가된 제1 작용 전극(121) 및 제2 작용 전극(122)에 동일한 종류의 감지대상 가스가 산화 또는 환원 반응을 일으키도록 한다.
이때, 각각의 작용 전극부(120)에 각각 인가된 바이어스 전압의 차이 및 감지대상 가스의 종류 따라 제1 작용 전극 및 제2 작용 전극(122) 각각에서 감지된 감지 신호가 서로 다르게 나타난다.
따라서, 제1 작용 전극(121) 및 제2 작용 전극(122) 각각에서 감지된 제1 전류 신호 및 제2 전류 신호의 차이를, 인가된 바이어스 전압에 따라 정량화한 반응 비교값을 산출함으로써, 감지대상 가스의 종류를 구분할 수 있다.
이때 반응 기준값은, 서로 다른 바이어스 전압을 제1 작용 전극(121) 및 제2 작용 전극(122)에 인가하고, 다양한 종류의 감응대상 가스에 노출 시킨 후 상술한 반응 비교값을 산출한다.
감응대상 가스 각각의 반응 비교값은, 특정한 구간에 한정되는 값을 가지며, 이에 따라 각 구간 사이를 구분하여 복수의 감응대상 가스를 서로 구분할 수 있는 반은 기준값을 설정할 수 있다.
본 실시형태에 따른 전기화학식 가스 센서에서 제1 전류 신호는, 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제1 감지 신호 및 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제1 비감지 신호를 포함한다.
또한, 제2 전류 신호는, 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제2 감지 신호 및 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제2 비감지 신호를 포함한다.
반응 비교값은, 제1 감지 신호와 제1 비감지 신호 및 제2 감지 신호와 제2 비감지 신호를 기반으로 산출된다.
반응 비교값은, 바람직하게는, 아래의 수식으로 산출된다.
Figure 112020136413453-pat00002
또한, 제1 감지 신호 및 제2 감지신호는, 감지시간 구간에서 측정된 최대값이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 따른 전기화학식 가스 센서에서 바이어스 인가수단(200)은, 제1 작용 전극(121)에 제1 바이어스 전압을 인가하고, 제2 작용 전극(122)에 제2 바이어스 전압을 인가한다.
이때, 제1 바이어스 전압은 200mV 내지 400mV이고, 제2 바이어스 전압은 0V가 바람직히다.
또한, 본 실시형태에 따른 전기화학식 가스 센서에서 감지대상 가스는, 테트라에틸 오르토실리케이트(이하 TEOS, Tetraethyl Orthosilicate), 에틸렌(이하 ETO, Ethylene), 산화 에틸렌(이하 EtOH, Ethanol), 및 황화카르보닐(이하 COS, Carbonyl Sulfide), IPA(Isopropyl Alcohol)을 포함한다.
또한, 본 실시형태에 따른 전기화학식 가스 센서에서, 제1 작용 전극(121)에서 감지대상 가스와 접촉하는 제1 접촉 면적과, 제2 작용 전극에서 감지대상 가스와 접촉하는 제2 접촉 면적은 서로 동일한 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 따른 전기화학식 가스 센서에서, 제1 가스 유입구(111) 및 제2 가스 유입구(112) 각각의 직경과 길이는 서로 동일한 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서는, 제1, 2 작용 전극(121, 122)에서 발생하는 산화-환원 반응의 반응 속도 차이를 이용한다.
따라서, 제1, 2 작용 전극(121, 122)과 접촉하는 감지대상 가스의 밀도가 동일해야 하며, 감지대상 가스가 유입되는 제1, 2 가스 유입구의 경로의 기계적 형상 및 크기도 동일해야 한다.
[측정예 1]
도 3은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 TEOS 가스를 감지한 제1 전류 신호를 시간에 따라 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 IPA 가스를 감지한 제1 전류 신호를 시간에 따라 측정한 그래프이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, TEOS와 IPA가 동일한 농도로 제1, 2 작용 전극(121, 122)에서 반응할 때, 제1 전류 신호(121a) 및 제2 전류 신호(122a)는 서로 다른 양상을 타나냄을 확인할 수 있다.
즉, TEOS가 감지되는 감지시간(t2)동안 제1, 2 작용 전극(121, 122)에서 생성된 제1, 2 전류 신호(121a, 122a)는 서로 상이한 양상을 나타낸다. 또한, IPA 감지되는 감지시간(t2)동안 제1, 2 작용 전극(121, 122)에서 생성된 제1, 2 전류 신호(121a, 122a)는 서로 상이한 양상을 나타낸다.
특히 TEOS 및 IPA 각각에서 도출할 수 있는 제1, 2 전류 신호 상호간의 차별적 특징 역시 서로 상이함을 역시 확인할 수 있다.
이에 따라 감지시간(t2)동안의 제1, 2 전류 신호(121a, 122a)의 차이를 정량화함으로써, TEOS가스와 IPA 가스를 구분할 수 있다.
감지시간(t2)동안의 제1, 2 전류 신호(121a, 122a)의 차이는, 비감지 시간(t1)동안의 비감지 제1, 2 전류 신호(121aa, 122aa)와 감지시간(t2) 동안의 감지 제1, 2 전류 신호(121ab, 122ab)의 차이를 산출하고, 이들의 비율을 산출함으로써, 정량화할 수 있다.
도 5는 도 3 및 도4의 제1 전류 신호 및 제2 전류 신호로부터 산출한 TEOS 및 IPA의 반응 비교값을 TEOS 및 IPA 각각의 노출 농도에 따라 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, TEOS 가스를 감지한 제1, 2 전류 신호로 부터 산출된 반응 비교값(120a @TEOS)은, 15 내지 20%를 나타낸다. 특히 TEOS 농도에 대한 상관성이 낮다.
반면에 IPA를 감지한 제1, 2 전류 신호로부터 산출된 반응 비교값(120a @TEOS)은 65 내지 75 사이에 분포하고 있으며, 마찬가지로, IPA 농동에 대한 상관성이 낮다.
이에 따라, 30 내지 50 사이의 반응 기준값을 적용하면, 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 반응 비교값을 산출할 경우 IPA 및 TEOS를 농도에 상관없이 균일한 정확도로 구분할 수 있다.
[측정예 2]
도 6은 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여 TEOS 가스와 IPA 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스의 반응 비교값을 비교한 그래프이다.
도 6은 상술한 제1 작용 전극과 제2 작용 전극의 바이어스 전압은 각각 300mV, 0V로 인가된 상황이며, 모든 감지대상 가스의 농도는 20ppm이고, 측정예 1에서 사용되지 않은 또 다른 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하여, 재 측정한 결과이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서를 이용하면, 고위험 물질로 분류될 수 있는 TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스를, 반도체 공정에서 다양한 세척용 화학물질로 사용되는 IPA 가스를 구분하여 알람할 수 있다.
TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스의 반응 비교값은 20이하를 가진다. 반면에 IPA 가스의 반응 비교값은 80으로 측정되었다.
이에 따라, ITO 가스는 TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스와 명확히 구분될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, TEOS 가스와 EtOH 가스의 반응 비교값은 20에 분포하고 있으며, COS 가스 및 ETO 가스는 5 이하에 분포하고 있다.
이에 따르면, 본 발명에 따른 전기화학식 가스 센서는, 감지대상 가스중, 고 위험 가스인 TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스 사이의 변별력을 가질 수 있다.
특히 제1 작용 전극과 제2 작용 전극의 바이어스 전압을 변경할 경우에는 TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스 각각이 가지는 반응 비교값의 차이를 크게 확대할 수 있다.
따라서, 바이어스 인가수단이, 서로 다른 복수의 제1 작용 전극과 제2 작용전극 조합에 서로 다른 바이어스 조함을 인가할 경우에, 저 위험 가스인 IPA가스와 고 위험 가스인 TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스를 구분할 수 있을 뿐만 아니라, TEOS 가스와 EtOH 가스와 COS 가스 및 ETO 가스 상호간의 변별력을 높일 수 도 있다.

Claims (7)

  1. 감지대상 가스가 유입되는 제1 가스 유입구 및 제2 가스 유입구가 형성되어 있는 하우징;
    상기 제1 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제1 전류 신호를 생성하는 제1 작용 전극(Sensing Electrode) 및 상기 제2 가스 유입구를 통하여 유입된 상기 감지대상 가스를 감지하여 제2 전류 신호를 생성하는 제2 작용 전극을 포함하는 작용 전극부;
    상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극의 하방에 배치되는 기준 전극(Reference Electrode);
    상기 제1 작용 전극 및 상기 제2 작용 전극에, 상기 기준 전극 대비 서로 다른 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 인가수단;
    상기 기준 전극의 하방에 배치되는 대응 전극(Counter Electrode);
    상기 제1 전류 신호 및 상기 제2 전류 신호 상호간의 차이를 반영하는 반응 비교값을 산출하는 비교정보 생성부; 및
    미리 입력된 반응 기준값과 상기 반응 비교값을 비교하여 상기 감지대상 가스의 종류를 구분하는 판단부;를 포함하고,
    상기 제1 전류 신호는,
    상기 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제1 감지 신호 및 상기 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제1 비감지 신호를 포함하고,
    상기 제2 전류 신호는,
    상기 감지대상 가스가 감지되는 감지시간 동안 생성되는 제2 감지 신호 및 상기 감지대상 가스가 감지되지 않는 비감지시간 동안 생성되는 제2 비감지 신호를 포함하고,
    상기 반응 비교값은,
    상기 제1 감지 신호와 상기 제1 비감지 신호 및 상기 제2 감지 신호와 상기 제2 비감지 신호를 기반으로 산출되고,
    상기 반응 비교값은 아래의 수식으로 산출되는 전기화학식 가스 센서.
    Figure 112021034920702-pat00003
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이어스 인가수단은,
    상기 제1 작용 전극에 제1 바이어스 전압을 인가하고, 상기 제2 작용 전극에 제2 바이어스 전압을 인가하고,
    상기 제1 바이어스 전압은 200mV 내지 400mV이고, 상기 제2 바이어스 전압은 0V 인 전기화학식 가스 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지대상 가스는,
    테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS, Tetraethyl Orthosilicate), 에틸렌(ETO, Ethylene), 산화 에틸렌(EtOH, Ethanol), 및 황화카르보닐(COS, Carbonyl Sulfide), IPA(Isopropyl Alcohol)를 포함하는 전기화학식 가스 센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 작용 전극에서 상기 감지대상 가스와 접촉하는 제1 접촉 면적과, 상기 제2 작용 전극에서 상기 감지대상 가스와 접촉하는 제2 접촉 면적은 서로 동일한 전기화학식 가스 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 가스 유입구 및 상기 제2 가스 유입구 각각의 직경과 길이는 서로 동일한 전기화학식 가스 센서.
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