KR102267984B1 - Device and system and method for measuring concentration. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정 영역을 거칠게 하여 보다 정확하게 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것이다. 본원 발명은 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a concentration measuring device, a system and a concentration measuring method, and more particularly, to a concentration measuring device capable of measuring a concentration more accurately by roughening a measuring area, a system and a concentration measuring method thereof. The present invention uses a part of the electrode surface as the measurement area and forms the surface of the measurement area more rough than the periphery, thereby preventing the coffee ring effect and allowing particles to be formed on the electrode surface more uniformly by the pinning effect to ensure accurate concentration has a measurable effect.

Description

농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법.{Device and system and method for measuring concentration.}Concentration measuring device and its system and concentration measuring method. {Device and system and method for measuring concentration.}

본 발명은 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정 영역을 거칠게 하여 보다 정확하게 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a concentration measuring device, a system and a concentration measuring method, and more particularly, to a concentration measuring device capable of measuring a concentration more accurately by roughening a measuring area, a system and a concentration measuring method thereof.

종래의 농도 측정 장치는 전기 전도도 방식을 사용하여 농도를 측정하고자 하는 용액에 담겨있는 두 전극에 전압을 가하여 용액 내 전해질 이온의 세기를 측정하는 방식이거나, 광굴절 방식을 사용하여 농도를 측정하고자 하는 용액에 빛을 입사시키고 용액의 농도에 따른 굴절율 차이를 측정하는 방식이었다. 위의 종래의 농도 측정 장치는 자주 계측 장비를 보정해야 했으며, 계측 수치가 부정확하다는 단점이 있어 정밀 계측 분야나 정확도를 요구하는 염분 측정 분야에서는 사용이 어려웠다.A conventional concentration measuring device is a method of measuring the strength of electrolyte ions in a solution by applying a voltage to two electrodes contained in a solution for which the concentration is to be measured using an electrical conductivity method, or a method of measuring the concentration using a light refraction method. It was a method of injecting light into the solution and measuring the difference in refractive index according to the concentration of the solution. The above conventional concentration measuring device had to frequently calibrate the measuring equipment, and there was a disadvantage that the measured value was inaccurate, so it was difficult to use it in the field of precision measurement or salinity measurement that requires accuracy.

이에 QCM(Quartz Crystal Microbalance)를 농도 측정 분야에 적용하려는 시도가 있어왔다. 이를 도 10을 참조하여 설명한다. QCM은 진동하는 전극 표면에 물에 용해된 측정 대상을 분사한 이후, 수분을 증발 시켜 층정 대상만을 증착시키고, 증착된 측정 대상의 질량에 따라 QCM의 공진주파수가 변화하는 것을 이용하여 측정 대상의 질량의 분석이 가능하다.Accordingly, attempts have been made to apply Quartz Crystal Microbalance (QCM) to the field of concentration measurement. This will be described with reference to FIG. 10 . QCM sprays a measurement object dissolved in water on a vibrating electrode surface, evaporates moisture to deposit only a layered object, and uses the fact that the resonant frequency of QCM changes according to the mass of the deposited measurement object. analysis is possible.

그러나, QCM의 전극 표면이 충분히 거칠지 않아 수분이 증발하면서 Coffee ring effect(커피 컵에 형성되는 링처럼 물이 증발함에 따라 물이 있던 가장자리에 입자들이 뭉쳐서 퇴적 되는 현상)에 의해 입자들이 특정한 곳에 뭉쳐서 결정화 되는 현상이 발생하게 되었고, 상대적으로 큰 결정들이 발생하게 되어 실제 측정 대상의 질량보다 QCM의 공진주파수에 큰 영향을 미치게 되어 측정 결과가 부정확하다는 단점이 있었다.However, as the surface of the electrode of QCM is not rough enough, as the moisture evaporates, the particles agglomerate and crystallize in a specific place due to the Coffee ring effect (a phenomenon in which particles are aggregated and deposited at the edge of water as water evaporates, like a ring formed in a coffee cup). This phenomenon occurred, and relatively large crystals were generated, which had a greater effect on the resonant frequency of the QCM than on the actual mass of the measurement object, resulting in inaccurate measurement results.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, QCM의 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법을 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent the coffee ring effect by using a portion of the electrode surface of the QCM as the measurement region and making the surface of the measurement region more rough than the periphery. An object of the present invention is to provide a concentration measuring device and a system and a concentration measuring method capable of accurately measuring the concentration by allowing particles to be more uniformly formed on the electrode surface by the pinning effect.

본 발명의 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법의 농도 측정 장치는 전도성을 갖는 플레이트, 상기 플레이트의 상면 및 하면에 각각 배치되고, 서로 겹쳐지되, 일단 및 타단이 각각 상기 플레이트의 일측과 타측으로 연장되는 상부 전극 및 하부 전극, 상기 상부 전극의 상면에 구비되되, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 겹쳐지는 영역에 적층되는 측정 영역을 포함하고, 상기 측정 영역의 표면은 상기 상부 전극 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 가지며, 상기 상부 전극에 비해서 상기 측정부에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착하여 상기 측정 대상의 질량을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 소정의 주파수로 일정하게 진동하는 것을 특징으로 한다.The concentration measuring device of the present invention and the system and the concentration measuring device of the concentration measuring method are a conductive plate, respectively disposed on the upper and lower surfaces of the plate, and overlapping each other, and one end and the other end are respectively connected to one side and the other side of the plate. an extended upper electrode and a lower electrode, provided on the upper surface of the upper electrode, and including a measurement region stacked on a region where the upper electrode and the lower electrode overlap, wherein the surface of the measurement region is larger than the surface of the upper electrode It has a large surface roughness, can more accurately measure the mass of the measurement object by uniformly adsorbing the measurement object in contact with the measurement unit compared to the upper electrode, and is characterized in that it vibrates constantly at a predetermined frequency.

또한, 상기 측정 대상은 액체에 용해되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement target is characterized in that it is dissolved in a liquid.

또한, 상기 측정 영역은 탄소 나노 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement region is characterized in that made of carbon nanotubes.

또한, 상기 측정 영역의 전극이 산화되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the electrode of the measurement region is oxidized.

또한, 상기 측정 영역은 다공성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement region is characterized in that it is made of a porous polymer.

또한, 상기 측정 영역은 다공성 메탈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement area is characterized in that made of a porous metal.

또한, 상기 측정 영역의 rq(거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고 93.5nm 이하인 것을 특징으로 한다.Further, it is characterized in that the rq (root mean square deviation of the roughness contour) of the measurement region is 92.5 nm or more and 93.5 nm or less.

또한, 농도 측정 장치를 제조하는 농도 측정 장치의 제조방법에 있어서, 상기 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 분사되며, 분사된 이후 열처리 되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manufacturing method of the concentration measuring device for manufacturing the concentration measuring device, the carbon nanotubes are sprayed with air spray, characterized in that the heat treatment after spraying.

또한, 상기 농도 측정 장치는 제 1 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentration measuring device is characterized in that it includes a first heating means.

또한, 상기 제 1 가열 수단은 상기 플레이트 상에 열선을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first heating means is characterized in that it includes a heating wire on the plate.

또한, 농도 측정 장치를 포함하는 농도 측정 시스템은 상기 농도 측정 장치, 상기 플레이트의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기, 상기 입자 분사기에 압력을 가하는 피스톤, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하고 상기 농도 측정 장치에 진동을 가하는 전원 인가장치, 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하는 진동 감지 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentration measuring system including the concentration measuring device includes the concentration measuring device, a particle injector for injecting fine particles in which a measurement material is dissolved onto the plate, a piston for applying pressure to the particle injector, the upper electrode and the lower electrode It is characterized in that it includes a power applying device for applying power to the concentration measuring device and applying vibration to the concentration measuring device, and a vibration detecting device for detecting the vibration of the concentration measuring device.

또한, 상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a vaporization means for forcibly vaporizing the liquid containing the measurement target.

또한, 상기 기화 수단은 상기 플레이트에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vaporizing means is characterized in that it comprises a second heating means for applying heat to the plate.

또한, 상기 제 2 가열 수단은 핫 플레이트인 것을 특징으로 한다.In addition, the second heating means is characterized in that the hot plate.

또한, 상기 제 2 가열 수단은 열선인 것을 특징으로 한다.In addition, the second heating means is characterized in that the hot wire.

또한, 상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vaporizing means is characterized in that it comprises a wind control means for causing convection in the air between the particle injector and the concentration measuring device.

또한, 상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vaporizing means is characterized in that it comprises a humidity control means for controlling the humidity of the air between the particle injector and the concentration measuring device.

또한, 상기 기화 수단은 핫 플레이트, 열선, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vaporizing means includes a hot plate, a heating wire, a wind control means for causing convection in the air between the particle injector and the concentration measuring device, and a humidity control means for controlling the humidity of the air between the particle injector and the concentration measuring device. It is characterized in that it includes at least one.

또한, 상기 농도 측정 장치와 상기 농도 측정 시스템을 이용한 농도 측정 방법은 상기 입자 분사기가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 상기 농도 측정 장치에 도포하는 도포단계, 상기 전원 인가장치가 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압을 인가하고 상기 농도 측정 장치를 진동시키는 전압 인가 및 진동 단계, 상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단이 상기 농도 측정 장치 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 단계, 상기 진동 감지 장치가 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 질량 및 농도 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the concentration measurement method using the concentration measurement device and the concentration measurement system, the particle injector applies the fine particles in which the measurement object is dissolved to the concentration measurement device, the power applying device is the upper electrode and the lower portion A voltage application and vibration step of applying a voltage to the electrode and vibrating the concentration measuring device, a vaporization means for forcibly vaporizing the liquid containing the measurement target is forcible on the concentration measuring device and the liquid containing the measurement target is present on the concentration measuring device It characterized in that it comprises a vaporization step of vaporizing into the furnace, and the vibration sensing device is a mass and concentration measuring step of measuring the mass of the measurement target by detecting the vibration of the concentration measuring device.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 농도 측정 장치 및 그 시스템과 농도 측정 방법은 QCM의 전극 표면의 일부분을 측정 영역으로 하고 주변에 비해 측정 영역의 표면을 더 거칠게 형성함으로써, Coffee ring effect를 방지하고 pinning effect에 의해 보다 균일하게 전극 표면에 입자를 형성 할 수 있도록 하여 정확한 농도를 측정할 수 있는 효과가 있다.The concentration measuring apparatus and the system and the concentration measuring method of the present invention according to the above configuration prevent the coffee ring effect by using a portion of the electrode surface of the QCM as the measuring area and making the surface of the measuring area more rough than the surrounding area. It has the effect of accurately measuring the concentration by enabling the formation of particles on the electrode surface more uniformly by the pinning effect.

도 1은 본원 발명의 농도 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 본원 발명의 농도 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 본원 발명의 농도 측정 장치의 제 1 실시 예의 사시도이다.
도 4는 종래의 QCM 표면과 본원 발명의 측정 영역에 흡착된 측정 대상의 형상 차이를 촬영한 그림이다.
도 5는 종래의 QCM 표면에 증착되는 물방울의 접촉각과 본원 발명의 측정 영역에 증착되는 물방울의 접촉각 차이를 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래의 QCM 표면에 증착되는 입자 크기와 본원 발명의 측정 영역에 증착되는 입자 크기의 차이를 나타낸 그래프이다.
도 7은 측정 대상의 질량 대비 공진주파수 변화를 종래의 QCM 과 본원발명의 농도 측정 장치에서 측정한 그래프이다.
도 8은 본원 발명의 농도 측정 시스템의 개념도이다.
도 9는 본원 발명의 농도 측정 시스템의 개념도이다.
도 10은 본원 발명의 농도 측정 방법의 순서도이다.
도 11은 종래의 QCM을 이용한 질량 측정 장치이다.1 is a perspective view of a concentration measuring device of the present invention.
2 is a front view of the concentration measuring device of the present invention.
3 is a perspective view of a first embodiment of the concentration measuring apparatus of the present invention.
Figure 4 is a picture taken of the difference in the shape of the measurement target adsorbed on the surface of the conventional QCM and the measurement area of the present invention.
5 is a graph showing the difference between the contact angle of the water droplet deposited on the surface of the conventional QCM and the contact angle of the water droplet deposited on the measurement area of the present invention.
6 is a graph showing the difference between the particle size deposited on the surface of the conventional QCM and the particle size deposited on the measurement area of the present invention.
7 is a graph in which the change in the resonance frequency versus the mass of the measurement target is measured by the conventional QCM and the concentration measuring apparatus of the present invention.
8 is a conceptual diagram of the concentration measurement system of the present invention.
9 is a conceptual diagram of the concentration measurement system of the present invention.
10 is a flowchart of the concentration measurement method of the present invention.
11 is a mass measurement apparatus using a conventional QCM.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so they can be substituted at the time of the present application. It should be understood that various modifications may be made.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are merely examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

이하로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 농도 측정 장치(100)의 구성 및 형태에 대해 설명한다.Hereinafter, the configuration and form of the concentration measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 1을 참조한 본원 발명의 농도 측정 장치(100)는 상면의 측정면에 액체에 용해된 측정 대상이 도포되고, 측정 대상이 용해된 액체를 기화시켜 측정 대상이 측정면에 흡착되고 나면, 농도 측정 장치(100)의 공진주파수의 변화를 통해 측정 대상의 질량을 계산해 낼 수 있는 장치이다.In the concentration measuring apparatus 100 of the present invention with reference to FIG. 1 , a measurement object dissolved in a liquid is applied to a measurement surface of an upper surface, the measurement object vaporizes the dissolved liquid and the measurement object is adsorbed to the measurement surface, then the concentration measurement It is a device capable of calculating the mass of a measurement target through a change in the resonant frequency of the device 100 .

본원 발명은 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 플레이트(110)는 투명한 판 형태일 수 있으며 전도성을 가지는 것이 바람직하다.The present invention may include a plate 110 . The plate 110 may be in the form of a transparent plate, and it is preferable to have conductivity.

또한, 본원 발명은 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)을 포함할 수 있는데, 상부 전극(130)과 하부 전극(120)은 각각 플레이트(110)의 상면 및 하면에 각각 배치 될 수 있다. 또한, 상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 배치된 부분은 서로 중복될 수 있어 플레이트(110)의 상면 및 하면이 모두 전극으로 둘러쌓인 부분이 존재하며, 이 플레이트(110)의 상면과 하면이 모두 전극으로 둘러쌓인 부분은 플레이트(110)의 중심부인 것이 바람직하다. 이는 본원 발명의 도 2에 보다 명확히 도시되어 있다. 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)의 일단 및 타단은 각각 상기 플레이트(110)의 일측과 타측으로 연장되어 플레이트(110)의 가장자리를 전극이 둘러싸도록 형성될 수 있다.Also, the present invention may include an upper electrode 130 and a lower electrode 120 , wherein the upper electrode 130 and the lower electrode 120 may be respectively disposed on the upper and lower surfaces of the plate 110 . In addition, the portion where the upper electrode 130 and the lower electrode 120 are disposed may overlap each other, so that there is a portion in which both the upper and lower surfaces of the plate 110 are surrounded by electrodes, and the upper and lower surfaces of the plate 110 and It is preferable that the portion of the lower surface surrounded by the electrodes is the center of the plate 110 . This is more clearly illustrated in Figure 2 of the present invention. One end and the other end of the upper electrode 130 and the lower electrode 120 may extend to one side and the other side of the plate 110 , respectively, so that the electrode surrounds the edge of the plate 110 .

또한, 본원 발명은 측정 영역(S)을 포함할 수 있다. 측정 영역(S)은 상부 전극(130)의 상면 상의 영역이며, 더 자세히는 상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 중복되어 배치된 플레이트(110)의 중심부인 것이 바람직하다. 측정 영역(S)에는 측정하고자 하는 물질이 도포되어 측정 대상의 질량 및 그 농도를 측정할 수 있다.In addition, the present invention may include a measurement region (S). The measurement region S is a region on the upper surface of the upper electrode 130 , and in more detail, it is preferable that the upper electrode 130 and the lower electrode 120 overlap the center of the plate 110 . A material to be measured may be applied to the measurement region S to measure the mass of the measurement target and its concentration.

상부 전극(130)과 하부 전극(120)이 중복되어 겹쳐진 부분에 측정 영역(S)이 위치함으로써 공간의 사용을 줄일 수 있으며 측정 영역(S)이 플레이트(110)의 중심부에 위치함으로써 플레이트(110)에 진동이 가해졌을 때 측정 대상이 플레이트(110) 밖으로 이탈하지 않을 수 있다.The use of space can be reduced by locating the measurement area S at the overlapping portion of the upper electrode 130 and the lower electrode 120 , and the measurement area S is located at the center of the plate 110 , so that the plate 110 ) when the vibration is applied to the measurement target may not be separated out of the plate (110).

측정 영역(S)의 표면은 상부 전극(130) 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 갖으며, 표면이 상부 전극(130)에 비해 거침으로써 상부 전극(130)에 비해서 상기 측정부에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착할 수 있어 상기 측정 대상의 질량을 보다 정확하게 측정할 수 있다. The surface of the measurement region S has a greater surface roughness than the surface of the upper electrode 130 , and since the surface is rougher than that of the upper electrode 130 , the measurement target that is in contact with the measurement unit compared to the upper electrode 130 . can be adsorbed uniformly, so that the mass of the measurement target can be measured more accurately.

또한, 측정 대상은 액체에 용해된 상태로 측정 영역(S)에 도포되는 것이 바람직한데, 이에 따라 매끈한 표면에 액체에 용해된 측정 대상이 도포 되고 액체가 증발 될 시, Coffee ring effect에 따라 측정 대상의 흡착이 링 형태를 띠거나 한쪽에 뭉쳐질 수 있다. 그러나 본원발명에서는 측정 영역(S)의 표면이 거칠게 형성됨으로써 물에 용해된 측정 대상이 흡착 될 때 입자의 움직임을 방해하여 Coffee ring effect를 최소화 할 수 있다.In addition, it is preferable to apply the measurement object dissolved in the liquid to the measurement area (S). Accordingly, the measurement object dissolved in the liquid is applied to the smooth surface and, when the liquid is evaporated, the measurement object according to the coffee ring effect adsorption may take the form of a ring or may be clustered on one side. However, in the present invention, the coffee ring effect can be minimized by preventing the movement of particles when the measurement target dissolved in water is adsorbed because the surface of the measurement region S is roughened.

추가로, 측정 대상은 액체에 용해된 상태가 아닌 대기중에 포함된 상태일 수 있으며, 이 때 측정 대상은 측정 영역(S)에 정전기로 흡착될 수 있다.Additionally, the measurement object may be in a state included in the atmosphere rather than dissolved in a liquid, and in this case, the measurement object may be electrostatically adsorbed to the measurement region S.

또한 측정 영역(S)의 표면은 자잘한 홈이 규칙적으로 형성될 수 있는데, 이에 따라 측정 대상의 입자가 측정 영역(S)의 표면의 홈에서 결정화가 용이해져 홈을 중심으로 규칙적으로 입자가 퍼질 수 있다.In addition, fine grooves may be regularly formed on the surface of the measurement area S. Accordingly, the particles of the measurement object can be easily crystallized in the grooves of the surface of the measurement area S, so that the particles can be spread regularly around the groove. have.

입자가 규칙적으로 퍼짐에 따라 측정 영역(S)의 상면에 큰 질량의 입자가 형성되지 않고, 도포된 측정 대상의 질량에 비해 농도 측정 장치(100)의 공진주파수의 변화가 커지는 현상을 방지하여 보다 정확한 측정 대상의 질량 및 측정 대상이 포함된 유체의 농도의 측정이 가능하다.As the particles spread regularly, particles of a large mass are not formed on the upper surface of the measurement region S, and the change in the resonance frequency of the concentration measuring device 100 is prevented from increasing compared to the mass of the applied measurement target. It is possible to accurately measure the mass of the measurement object and the concentration of the fluid containing the measurement object.

추가로, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)는 제 1 가열 수단을 포함할 수 있다. 제 1 가열 수단이 포함됨으로써 측정 대상이 용해된 액체의 기화를 용이하게 할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 제 1 가열 수단은 플레이트(110)에 열을 가할 수 있는 장치이면 어떤 형태로든 가능하나, 더 자세히 설명하면 도 3과 같이 플레이트(110) 상에 열선(140)을 더 포함한 형태일 수 있다. 추가로, 이 때 플레이트(110)는 열전도율이 높은 물질일 수 있다.In addition, the concentration measuring apparatus 100 of the present invention may include a first heating means. By including the first heating means, the effect that the liquid to be measured can be easily vaporized can be obtained. The first heating means may be in any form as long as it is a device capable of applying heat to the plate 110 , but in more detail, it may be a form further including a heating wire 140 on the plate 110 as shown in FIG. 3 . Additionally, in this case, the plate 110 may be made of a material having high thermal conductivity.

이 때, 측정 영역(S)의 재질이나 형태에는 다양한 실시 예가 있을 수 있는데, 이하로 이에 대해 설명한다.At this time, there may be various embodiments of the material or shape of the measurement region S, which will be described below.

측정 영역(S)은 탄소 나노 튜브로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다. 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 상부 전극(130)의 상면에 도포되는 것이 바람직하며, 분사된 이후 열처리 되어 고정되는 것이 바람직하다.The measurement region S may be made of carbon nanotubes to be rougher than the upper electrode 130 , and regular grooves may be formed on the surface. The carbon nanotubes are preferably applied to the upper surface of the upper electrode 130 by air spray, and are preferably heat treated and fixed after being sprayed.

또한 측정 영역(S)의 상부 전극(130)은 산화된 것일 수 있다.Also, the upper electrode 130 of the measurement region S may be oxidized.

또한, 측정 영역(S)은 다공성 폴리머로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다.In addition, the measurement region S may be made of a porous polymer to be rougher than the upper electrode 130 , and regular grooves may be formed on the surface.

또한, 측정 영역(S)은 다공성 메탈로 이루어져 상부 전극(130)보다 거칠게 형성될 수 있고, 표면에 규칙적인 홈이 형성될 수 있다.In addition, the measurement region S may be formed of a porous metal to be rougher than the upper electrode 130 , and regular grooves may be formed on the surface.

상술한 측정 영역(S)의 실시 예들은 측정 영역(S)의 거친 정도를 높이기 위한 수단이며, 실시 예를 적용함에 있어서 측정 영역(S)은 특정한 거친 정도를 가지는 것이 바람직한데, 측정 영역(S)의 Rq(Root mean square deviation of the roughens profile : 거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고 93.5nm 이하인 것이 바람직하며, Ra(Arithmetical mean deviation of the roughness profile : 거칠기 윤곽의 산술 평균 편차)는 77nm 이상 79nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, Rz(Maximum height of the roughness profile : 거칠기 윤곽의 최대 높이)는 460nm 이상 500nm 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 수치를 가지는 거칠기 구조에서 최적의 핵생성 반응이 일어날 수 있어 액체에 용해된 상태의 측정 대상이 측정 영역(S) 위에서 용이하게 흡착될 수 있다.The above-described embodiments of the measurement region S are means for increasing the roughness of the measurement region S, and in applying the embodiment, the measurement region S preferably has a specific roughness. ) of Rq (Root mean square deviation of the roughens profile) is preferably 92.5 nm or more and 93.5 nm or less, Ra (Arithmetical mean deviation of the roughness profile: Arithmetical mean deviation of the roughness profile) is preferably 77 nm or more and 79 nm or less. In addition, it is preferable that Rz (Maximum height of the roughness profile: the maximum height of the roughness profile) is 460 nm or more and 500 nm or less. An optimal nucleation reaction may occur in the roughness structure having such a numerical value, so that a measurement target dissolved in a liquid may be easily adsorbed on the measurement region S.

이하로, 농도 측정 장치(100)의 효과를 설명하기 위해 도 4 내지 도 7의 그래프를 참조한다.Hereinafter, reference is made to the graphs of FIGS. 4 to 7 in order to describe the effect of the concentration measuring apparatus 100 .

도 4는 종래의 QCM 표면과 본원 발명의 측정 영역(S)에 흡착된 측정 대상의 형상 차이를 촬영한 그림이다. 종래의 QCM 표면에는 측정 대상이 좁은 범위로 뭉쳐서 흡착되지만, 본원 발명의 측정 영역(S)에는 측정 대상이 균일하게 넓은 범위로 흡착됨을 알 수 있는데 이로 인해 종래의 QCM에서는 입자가 불균일하게 흡착되어 입자의 질량보다 QCM의 공진주파수에 미치는 영향이 커져 측정에 있어 오차가 있었으므로 신뢰구간이 좁지만, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)에서는 흡착되는 입자의 크기가 균일하고 일정하므로 측정에 오차가 거의 없어 신뢰구간이 넓음을 알 수 있다.Figure 4 is a picture taken of the difference in the shape of the measurement target adsorbed on the surface of the conventional QCM and the measurement area (S) of the present invention. In the conventional QCM surface, the measurement object is aggregated and adsorbed in a narrow range, but it can be seen that the measurement object is uniformly adsorbed in the measurement area (S) of the present invention in a wide range, which causes the particles to be non-uniformly adsorbed to the particles in the conventional QCM. The effect of the QCM on the resonance frequency of the QCM is greater than that of the mass of the QCM, so there is an error in the measurement, so the confidence interval is narrow, but in the concentration measuring device 100 of the present invention, the size of the adsorbed particles is uniform and constant, so the error in the measurement is almost It can be seen that the confidence interval is wide.

도 5는 종래의 QCM 표면에 증착되는 물방울의 접촉각과 본원 발명의 측정 영역(S)에 증착되는 물방울의 접촉각 차이를 나타낸 그래프이며, 본 그래프를 통해 본원 발명의 농도 측정 장치(100)를 사용 했을 시, 종래의 QCM 보다 접촉각이 더 큼을 알 수 있고 더 나아가, 측정 대상이 용해되어 있는 액체의 증발이 용이하고, 측정 영역(S)의 표면이 오염되지 않아 재활용이 쉬움을 알 수 있다.5 is a graph showing the difference between the contact angle of a water droplet deposited on the surface of the conventional QCM and the contact angle of the water droplet deposited on the measurement area (S) of the present invention, and the concentration measuring device 100 of the present invention was used through this graph. It can be seen that the contact angle is larger than that of the conventional QCM, and furthermore, it can be seen that evaporation of the liquid in which the measurement object is dissolved is easy, and the surface of the measurement area S is not contaminated, so that recycling is easy.

도 6은 종래의 QCM 표면에 증착되는 입자 크기와 본원 발명의 측정 영역(S)에 증착되는 입자 크기의 차이를 나타낸 그래프이다. 본 그래프를 보면 측정 대상이 용해된 액체에의 측정 대상의 농도가 높아짐에 따른 흡착된 입자 크기의 추이를 알 수 있는데, 이를 분석하면 종래의 QCM에서는 측정 대상의 농도가 높아짐에 따라 흡착된 입자의 크기가 커졌고, 이에 입자의 질량보다 QCM의 공진주파수에 미치는 영향이 커져 측정에 있어 오차가 있었으므로 신뢰구간이 좁았으나, 본원 발명의 농도 측정 장치(100)에서는 측정 대상의 농도에 상관없이 흡착되는 입자의 크기는 일정하기 때문에 측정에 오차가 거의 없어 신뢰구간이 넓음을 알 수 있다.6 is a graph showing the difference between the particle size deposited on the surface of the conventional QCM and the particle size deposited on the measurement area S of the present invention. Looking at this graph, it can be seen that the size of the adsorbed particles increases as the concentration of the measurement object in the liquid dissolved in the measurement object increases. By analyzing this, in the conventional QCM, the size of the adsorbed particles increases as the concentration of the measurement object increases. The size was increased, and the effect on the resonant frequency of the QCM was greater than the mass of the particles, so there was an error in the measurement, so the confidence interval was narrow, but in the concentration measuring device 100 of the present invention, the adsorbed regardless of the concentration of the measurement target Since the particle size is constant, there is almost no error in the measurement, indicating that the confidence interval is wide.

도 7은 측정 대상의 질량 대비 공진주파수 변화를 종래의 QCM 과 본원발명의 농도 측정 장치(100)에서 측정한 그래프이며, 종래 QCM 에서는 측정 대상의 질량이 커질수록 비선형으로 공진주파수가 변화하며 이론값에서 멀어지는 반면, 본원발명의 농도 측정 장치(100)는 측정 대상의 질량이 커질수록 공진주파수가 선형을 그리며, 이론값과 거의 일치하여 측정에 있어 오차가 적음을 알 수 있다.7 is a graph obtained by measuring the change of the resonance frequency with respect to the mass of the measurement target by the conventional QCM and the concentration measuring apparatus 100 of the present invention. In the conventional QCM, the larger the mass of the measurement target, the non-linearly the resonance frequency changes, and the theoretical value On the other hand, in the concentration measuring apparatus 100 of the present invention, as the mass of the measurement target increases, the resonance frequency is linear, and it can be seen that the error in the measurement is small because it is almost consistent with the theoretical value.

이하로, 도 8 내지 도 9를 참조하여, 농도 측정 장치(100)를 포함하는 농도 측정 시스템(200)에 대해 설명한다.Hereinafter, the concentration measurement system 200 including the concentration measurement apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 8 to 9 .

도 8에 도시된 농도 측정 시스템(200)은 플레이트(110)의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기(210)와 입자 분사기(210)에 압력을 가하는 피스톤(220)을 포함할 수 있다. 입자 분사기(210)는 측정 대상과 측정 대상이 용해된 액체를 측정 영역(S)의 상면에 분사할 수 있으며, 이에 따라 측정 대상이 측정 영역(S)에 흡착되어 포집될 수 있다.The concentration measurement system 200 shown in FIG. 8 includes a particle injector 210 for injecting fine particles in which the measured material is dissolved onto the plate 110 and a piston 220 for applying pressure to the particle injector 210. can The particle injector 210 may spray the measurement object and the liquid in which the measurement object is dissolved on the upper surface of the measurement area S, and accordingly, the measurement object may be absorbed and collected in the measurement area S.

또한, 도 9에 도시된 농도 측정 시스템(200)은 전원 인가장치(230)를 포함할 수 있다. 전원 인가장치(230)는 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)에 연결되어 전원을 인가할 수 있고, 인가된 전원을 통해 농도 측정 장치(100)에 내정된 일정한 주파수로 진동을 가할 수 있다. 이를 통해 일정한 주파수로 진동하는 농도 측정 장치(100)는 측정 대상이 포집되었을 시 공진주파수가 변화하며 그 차이로 포집된 측정 대상의 질량 및 농도를 측정할 수 있다.In addition, the concentration measuring system 200 shown in FIG. 9 may include a power applying device 230 . The power applying device 230 may be connected to the upper electrode 130 and the lower electrode 120 to apply power, and may apply vibration at a predetermined frequency to the concentration measuring device 100 through the applied power. . Through this, the concentration measuring apparatus 100 vibrating at a constant frequency changes the resonance frequency when the measurement object is collected, and can measure the mass and the concentration of the collected measurement object with the difference.

또한, 농도 측정 시스템(200)은 진동 감지 장치(240)를 포함할 수 있는데, 농도 측정 장치(100)에 연결되어 농도 측정 장치(100)의 진동을 감지할 수 있다. 이에 따라 측정 대상이 포집되었을 시 공진주파수의 변화를 감지할 수 있으며, 포집된 측정 대상의 질량 및 농도를 측정할 수 있다.In addition, the concentration measuring system 200 may include a vibration sensing device 240 , it is connected to the concentration measuring device 100 to detect the vibration of the concentration measuring device 100 . Accordingly, when the measurement object is collected, a change in the resonance frequency can be detected, and the mass and concentration of the collected measurement object can be measured.

또한, 농도 측정 시스템(200)은 기화 수단을 더 포함할 수 있다. 기화수단은 입자 분사기(210)로 측정 영역(S)에 분사된 물질 중 측정 대상을 제외한 측정 대상이 용해된 액체를 강제로 기화시키는 것에 그 목적과 효과가 있으며, 그에 따라 다양한 수단이 적용될 수 있다. In addition, the concentration measurement system 200 may further include a vaporization means. The vaporization means has the purpose and effect of forcibly vaporizing the liquid in which the measurement object is dissolved, except for the measurement object, among the materials injected into the measurement area S with the particle injector 210, and various means may be applied accordingly. .

이하로, 기화 수단에 대해 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the vaporization means will be described in more detail.

기화 수단은 플레이트(110)에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함할 수 있고, 가열수단은 핫 플레이트일 수 있고, 플레이트(110) 상에 설치된 열선(140)일 수 있다. 제 2 가열 수단은 측정 대상이 포함된 액체에 직접적으로 열을 전달하여 기화를 촉진시킬 수 있다.The vaporizing means may include a second heating means for applying heat to the plate 110 , and the heating means may be a hot plate or a heating wire 140 installed on the plate 110 . The second heating means may promote vaporization by directly transferring heat to the liquid containing the measurement object.

또한, 기화수단은 바람 제어 수단을 포함할 수 있다. 바람 제어 수단은 입자 분사기(210)와 농도 측정 장치(100) 사이의 공기에 대류를 일으킬 수 있으며, 송풍기와 송풍기를 제어할 수 있는 제어기를 포함할 수 있다.In addition, the vaporizing means may include a wind control means. The wind control means may cause convection in the air between the particle injector 210 and the concentration measuring device 100, and may include a blower and a controller capable of controlling the blower.

또한, 기화 수단은 습도 제어 수단을 포함할 수 있다. 습도 제어 수단은 입자 분사기(210)와 농도 측정 장치(100) 사이의 공기의 습도를 제어할 수 있다, 습도 제어 수단은 제올라이트 등의 건조제가 포함된 흡습로터를 포함하여 공기 중 습도를 낮출 수 있으며, 수분을 흡수할 수 있는 압축기를 포함할 수 있다.In addition, the vaporizing means may include a humidity control means. Humidity control means can control the humidity of the air between the particle injector 210 and the concentration measuring device 100, the humidity control means can lower the humidity in the air, including a moisture absorption rotor containing a desiccant such as zeolite, , may include a compressor capable of absorbing moisture.

기화수단은 상술한 제 2 가열 수단, 바람 제어 수단, 습도 제어 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 적어도 2개The vaporizing means may include at least one of the above-described second heating means, wind control means, and humidity control means, and at least two

이하로, 도 10의 순서도를 참조하여 농도 측정 장치(100)와 농도 측정 시스템(200)을 이용한 농도 측정 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a concentration measurement method using the concentration measurement apparatus 100 and the concentration measurement system 200 will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 .

농도 측정 방법은 도포단계를 포함할 수 있다. 도포단계는 입자 분사기(210)가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 농도 측정 장치(100)에 도포하는 단계이다.The concentration measurement method may include an application step. The application step is a step in which the particle injector 210 applies the fine particles in which the measurement target is dissolved to the concentration measuring device 100 .

또한, 농도 측정 방법은 전압 인가 및 진동 단계를 포함할 수 있다. 전압 인가 및 진동 단계는 전원 인가장치(230)가 상부 전극(130) 및 하부 전극(120)에 전압을 인가하고 농도 측정 장치(100)를 진동시키는 단계이다.Also, the concentration measurement method may include voltage application and vibration steps. The voltage application and vibration step is a step in which the power applying device 230 applies a voltage to the upper electrode 130 and the lower electrode 120 and vibrates the concentration measuring device 100 .

또한, 농도 측정 방법은 기화 단계를 포함할 수 있다. 기화 단계는 기화 수단이 농도 측정 장치(100) 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 단계이다.Also, the concentration measurement method may include a vaporization step. The vaporization step is a step in which the vaporization means forcibly vaporizes the liquid containing the measurement object existing on the concentration measuring device 100 .

또한, 농도 측정 방법은 질량 및 농도 측정 단계를 포함할 수 있다. 질량 및 농도 측정 단계는 진동 감지 장치(240)가 상기 농도 측정 장치(100)의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 단계이다.Also, the concentration measurement method may include mass and concentration measurement steps. The mass and concentration measurement step is a step in which the vibration sensing device 240 detects the vibration of the concentration measuring device 100 to measure the mass of the measurement target.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 하나의 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to specific matters such as specific constituent elements and limited embodiment drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to one embodiment above. It is not, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

S : 측정 영역
100 : 농도 측정 장치
110 : 플레이트 120 : 하부 전극
130 : 상부 전극 140 : 열선
200: 농도 측정 시스템
210 : 입자 분사기 220 : 피스톤
230: 전원 인가장치 240 : 진동 감지 장치S: Measuring area
100: concentration measuring device
110: plate 120: lower electrode
130: upper electrode 140: hot wire
200: concentration measurement system
210: particle injector 220: piston
230: power supply unit 240: vibration detection device

Claims (19)

전도성을 갖는 플레이트;
상기 플레이트의 상면 및 하면에 각각 배치되고, 서로 겹쳐지되, 일단 및 타단이 각각 상기 플레이트의 일측과 타측으로 연장되는 상부 전극 및 하부 전극;
상기 상부 전극의 상면에 구비되되, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극이 겹쳐지는 영역에 적층되는 측정 영역을 포함하고,
상기 측정 영역의 표면은 상기 상부 전극 표면에 비해서 더 큰 표면 거칠기를 가지며, 상기 상부 전극에 비해서 상기 측정 영역에 접촉되는 측정 대상을 균일하게 흡착하여 상기 측정 대상의 질량을 측정하고,
상기 측정 영역의 rq(거칠기 윤곽의 근 평균 제곱 편차)는 92.5nm 이상이고, 93.5nm 이하이며,,
상기 플레이트는 소정의 주파수로 일정하게 진동하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
plate having conductivity;
an upper electrode and a lower electrode respectively disposed on the upper and lower surfaces of the plate and overlapping each other, one end and the other end extending to one side and the other side of the plate, respectively;
It is provided on the upper surface of the upper electrode, and includes a measurement area stacked on an area where the upper electrode and the lower electrode overlap,
The surface of the measurement area has a larger surface roughness than the upper electrode surface, and the mass of the measurement object is measured by uniformly adsorbing the measurement object in contact with the measurement area compared to the upper electrode,
rq (root mean square deviation of roughness contour) of the measurement area is 92.5 nm or more and 93.5 nm or less,
The plate is a concentration measuring device, characterized in that it vibrates constantly at a predetermined frequency.
 제 1항에 있어서,
상기 측정 대상은 액체에 용해되어 있는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
The method of claim 1,
The concentration measuring device, characterized in that the measurement target is dissolved in a liquid.
 제 2항에 있어서,
상기 측정 영역은 탄소 나노 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
3. The method of claim 2,
The measuring region is a concentration measuring device, characterized in that made of carbon nanotubes.
 제 2항에 있어서,
상기 측정 영역의 전극이 산화되는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
3. The method of claim 2,
The concentration measuring device, characterized in that the electrode in the measurement region is oxidized.
 제 2항에 있어서,
상기 측정 영역은 다공성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
3. The method of claim 2,
The measuring region is a concentration measuring device, characterized in that made of a porous polymer.
 제 2항에 있어서,
상기 측정 영역은 다공성 메탈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
3. The method of claim 2,
The measuring region is a concentration measuring device, characterized in that made of a porous metal.
 삭제delete 제 3항의 농도 측정 장치를 제조하는 농도 측정 장치의 제조방법에 있어서,
상기 탄소 나노 튜브는 에어스프레이로 분사되며, 분사된 이후 열처리 되는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치의 제조방법.
In the method of manufacturing a concentration measuring device for manufacturing the concentration measuring device of claim 3,
The carbon nanotubes are sprayed with an air spray, and the method of manufacturing a concentration measuring device, characterized in that the heat treatment after spraying.
 제 1항에 있어서,
상기 농도 측정 장치는 제 1 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
The method of claim 1,
The concentration measuring device comprises a first heating means.
 제 9항에 있어서,
상기 제 1 가열 수단은 상기 플레이트 상에 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 장치.
10. The method of claim 9,
The first heating means is a concentration measuring device, characterized in that it comprises a heating wire on the plate.
 제 1 항의 특징을 갖는 상기 농도 측정 장치;
상기 플레이트의 위로 측정물이 용해된 미세 입자를 분사하는 입자 분사기;
상기 입자 분사기에 압력을 가하는 피스톤;
상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전원을 인가하고 상기 농도 측정 장치에 진동을 가하는 전원 인가장치;
상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하는 진동 감지 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
The concentration measuring device having the characteristics of claim 1;
a particle sprayer for spraying fine particles in which the measurement material is dissolved onto the plate;
a piston for applying pressure to the particle injector;
a power applying device for applying power to the upper electrode and the lower electrode and applying vibration to the concentration measuring device;
a vibration sensing device for detecting vibration of the concentration measuring device;
Concentration measurement system comprising a.
 제 11항에 있어서,
상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
12. The method of claim 11,
Concentration measurement system, characterized in that it further comprises a vaporization means for forcibly vaporizing the liquid containing the measurement object.
 제 12항에 있어서,
상기 기화 수단은 상기 플레이트에 열을 가하는 제 2 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
13. The method of claim 12,
wherein said vaporizing means comprises a second heating means for applying heat to said plate.
 제 13항에 있어서,
상기 제 2 가열 수단은 핫 플레이트인 농도 측정 시스템.
14. The method of claim 13,
and the second heating means is a hot plate.
 제 13항에 있어서,
상기 제 2 가열 수단은 열선인 농도 측정 시스템.
14. The method of claim 13,
and the second heating means is a heating wire.
 제 12항에 있어서,
상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
13. The method of claim 12,
wherein said vaporizing means comprises wind control means for causing convection in the air between said particle injector and said concentration measuring device.
 제 12항에 있어서,
상기 기화 수단은 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
13. The method of claim 12,
The vaporizing means comprises a humidity control means for controlling the humidity of the air between the particle injector and the concentration measuring device.
 제 12항에 있어서,
상기 기화 수단은 핫 플레이트, 열선, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기에 대류를 일으키는 바람 제어 수단, 상기 입자 분사기와 상기 농도 측정 장치 사이의 공기의 습도를 제어하는 습도 제어 수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 시스템.
13. The method of claim 12,
The vaporization means is at least any one of a hot plate, a heating wire, a wind control means for causing convection in the air between the particle injector and the concentration measuring device, and a humidity control means for controlling the humidity of the air between the particle injector and the concentration measuring device A concentration measurement system comprising one.
 제 11 항의 특징을 갖는 상기 농도 측정 장치와 상기 농도 측정 시스템을 이용한 농도 측정 방법에 있어서,
상기 입자 분사기가 측정 대상이 용해된 미세 입자를 상기 농도 측정 장치에 도포하는 도포단계;
상기 전원 인가장치가 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압을 인가하고 상기 농도 측정 장치를 진동시키는 전압 인가 및 진동 단계;
상기 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 수단이 상기 농도 측정 장치 상에 존재하는 측정 대상이 포함되는 액체를 강제로 기화시키는 기화 단계;
상기 진동 감지 장치가 상기 농도 측정 장치의 진동을 감지하여 측정 대상의 질량을 측정하는 질량 및 농도 측정 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 농도 측정 방법.In the concentration measurement method using the concentration measurement device and the concentration measurement system having the characteristics of claim 11,
an application step in which the particle injector applies the fine particles in which the measurement target is dissolved to the concentration measuring device;
a voltage application and vibration step in which the power applying device applies a voltage to the upper electrode and the lower electrode and vibrates the concentration measuring device;
a vaporization step of forcibly vaporizing the liquid containing the measurement object present on the concentration measuring device by a vaporizing means for forcibly vaporizing the liquid containing the measurement object;
a mass and concentration measuring step in which the vibration sensing device detects the vibration of the concentration measuring device and measures the mass of the measurement target;
Concentration measurement method comprising a.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492389B1 (en) * 2013-10-18 2015-02-12 공주대학교 산학협력단 Electrostatic gas sensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100681782B1 (en) * 2004-03-29 2007-02-12 성균관대학교산학협력단 Sensor and Fabrication Method of Piezoelectric Ceramic Nanobalance
KR101355371B1 (en) * 2012-05-29 2014-01-27 포항공과대학교 산학협력단 Quartz Crystal Microbalance Sensors for Simultaneously Measurement of Electrical Properties and Mass Changes
KR20150017417A (en) * 2013-07-08 2015-02-17 현대오트론 주식회사 Apparatus and method for preventing inflow of noxious gas into vehicles using mems sensors
KR101729685B1 (en) * 2015-05-21 2017-05-11 한국기계연구원 Method and appartus for detecting ion concentration

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101492389B1 (en) * 2013-10-18 2015-02-12 공주대학교 산학협력단 Electrostatic gas sensor

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