KR102373318B1 - 멀티가스 누출경보기 및 그의 경보방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원 발명은 반도체 생산 공정 또는 가스 이송 파이프에서 사용하지 않는 가스가 검출되어 경보 알람을 발생하는 것을 막고자 하는 것이다. 사용하지 않는 가스가 측정되는 경우 알람을 발생하지 않고 측정 상태 정보만을 기록으로 남겨 사용자에 전해줌으로써 가스 누출 경보기의 성능을 개선하는데 이용할 수 있도록 하는 장치가 필요하다. 본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자, 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및 상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및 상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 멀티가스측정기에 있어서, 상기 멀티가스측정기는 1개 이상의 광학 밴드패스필터를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 가스측정 데이터베이스를 제어기에 구비하며, 상기 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부에서 측정한 흡광도를 상기 가스측정 데이터베이스의 데이터와 비교하여 가스의 종류와 농도를 측정하며, 가스가 측정된 경우 상기 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자의 설정에 의하여 경보를 하지 않도록 설정한 경우 이를 경보하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 NDIR 방식의 멀티가스 측정기는 여러 종류의 가스를 측정할 수 있으나, 이 중 누출을 모니터링하고자 하는 가스만 모니터링 하게 함으로써 특정 가스에 대한 모니터링을 집중하여 할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 NDIR 방식의 멀티가스 측정기는 여러 종류의 가스를 측정할 수 있으나, 이 중 누출을 모니터링하고자 하는 가스만 모니터링 하게 함으로써 특정 가스에 대한 모니터링을 집중하여 할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 출원 발명은 비분산 적외선 가스 측정기를 이용한 멀티가스 누출경보기에 관한 기술이다. 더욱 자세하게는 비분산 적외선 가스 측정기의 경보방법 개선에 관한 것이다.
본 발명의 출원 이전의 선행기술로 광학식 복합 가스 측정기 및 측정 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 비-분산 적외선을 이용하여 복합 가스를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 광을 생성하는 광원 및 상기 광을 전달하는 다수의 광 도파관 및 상기 전달된 광을 검출하는 다수의 광 검출 센서 및 상기 광원이 상기 다수의 광 도파관 중 어느 하나를 통해 상기 다수의 광 검출 센서 중 어느 하나로 광을 제공하도록 상기 광원을 구동시키는 구동부를 포함하는 기술이다.
또 다른 선행기술로 밀폐공간에서의 식물체 배양 과정 및 저장과정 중 식물체에 의해 발생되거나 손실되는 CO2 의 양을 비분산적외선 방식을 이용하여 소량의 샘플을 간단하고 정밀하게 측정할 수 있는 방법이 개시되어 있다. 비분산적외선방식의 센서 이용에 있어서 샘플 가스 주입 방식을 응용하였으며, 본 센서에 반응이 없는 N 2 가스를 캐리어 가스(Carrier gas)로 사용하며 유량계를 통하여 일정유량을 조절하는 단계, N 2 가스의 이동 경로에 샘플 주입 포트를 설치하여 샘플 가스가 센서로 이동할 수 있도록 하는 단계, 측정 가스의 농도 범위별 N 2 가스의 유량 및 적절 샘플 주입량 결정 단계, 보정식을 이용한 농도계산식 기술이 개시되어 있다.
또 다른 선행기술로 광학식 가스 측정기의 기준 값 설정 및 측정값 보정장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 광학식 가스측정기의 보정장치의 표준 가스 셀을 동일 압력으로 봉입된 상태를 유지하면서 연속적으로 가변 가능하게 하여 가스측정기의 가스측정범위를 선형적으로 변화시킬 수 있는 기술이다. 이 기술에서는 가스 측정기의 가스 농도 측정을 위한 표준 가스 셀의 광학적 거리를 가변화하여 가스 농도 보정값을 다수 개로 설정할 수 있는 가변적 표준 가스 셀을 포함하는, 광학식 가스 측정기의 기준값 설정 및 측정값 보정장치를 제공하여, 가스측정기의 측정범위를 설정하는 제작공정에서 최적의 측정기로 교정하거나 측정 중에도 측정범위를 가변하고자 할 때 보정 기능을 제공하는 기술에 관한 것이다.
본 출원 발명은 가스를 사용하는 공정에서 가스의 누출을 감지하는 장치를 제공하고자 하는 것이다. 이를 위하여 도1에 도시된 가스셀(100) 및 상기 가스셀은 가스 투입구와 가스 배출구가 구비된다. 상기 가스셀의 길이방향의 일단부에 광원을 구비하고, 타단부에는 가스의 농도를 측정하는 감지기를 구비한다.
본 출원 발명은 NDIR(비분산 적외선 측정방식)을 사용하기 때문에 상기 감지기 앞쪽에 통과하고자 하는 파장의 필터를 구비한다. 1개의 파장을 측정하기 위해서는 1개의 광파장필터가 있으면 가능하지만, 여러 개의 가스를 측정하기 위해서는 측정하고자 하는 가스의 적외선 흡수 스펙트럼에 따라 여러 개의 광흡수 파장을 선택하여 광을 투과시키는 광 밴드패스필터가 필요하다.
그러나, 적외선 영역의 전체의 파장을 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 것이 아니기 때문에 복합가스의 경우 흡광 파장의 간섭으로 인하여 누출된 가스와 다른 가스 측정 결과가 나올 수 있다.
도 4 내지 도 6은 FC3283, C5F8 및 CH4 의 적외선 영역의 흡광 스팩트럼을 도시하고 있다.
어느 파장의 흡광도를 측정하는 가에 따라 상기 3가지 가스를 분리하여 측정할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있어, 상기 광 밴드패스 필터의 선정이 매우 중요하다. 그러나, 그럼에도 불구하고, 1개의 가스가 아닌 2개 이상의 가스를 동시에 측정하는 경우에는 흡광 파장의 중첩으로 잘못된 가스측정 결과가 나올 수 있다.
가스 누출 경보기의 경우 가스 이송라인 또는 반도체 식각공정 등에서 유해가스의 방출로 인한 인명 및 물품의 손상을 막기 위한 용도로 사용되고 있다. 이러한 가스 누출 경보기는 적은 양의 누출로도 심각한 피해를 일으킬 수 있는 것이어서, 측정 감도가 좋은 비분산적외선 가스 측정방식을 사용하고 있다.
이는 광원의 광을 분광(분산)하여 사용하는 것과 비교하여 광원의 광을 효율적으로 이용할 수 있어 낮은 농도의 누출가스를 측정할 수 있다. 점차 기술이 발전하면서 도 1 내지 도3에 도시된 것과 같이 하나의 감지부에 1개에서 4개의 광학 필터를 구비하여 동시에 1개에서 4개 파장의 흡광도를 측정함으로써 측정하고자 하는 가스의 종류와 농도를 정확하게 측정할 수 있다.
그러나, 이러한 구성에도 불구하고, 선택된 파장에서 다른 가스의 간섭 작용에 의하여 사용되지 않는 가스가 측정되는 경우가 있다.
본 출원 발명은 반도체 생산 공정 또는 가스 이송 파이프에서 사용하지 않는 가스가 검출되어 경보 알람을 발생하는 것을 막고, 사용하지 않는 가스가 측정되는 경우 알람을 발생하지 않고, 측정 상태 정보만을 기록으로 남겨 사용자에 전해줌으로써 가스 누출 경보기의 성능을 개선하는데 이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다. 또한, 한편으로는 공정에 사용되기는 하지만 경보를 알릴 필요가 없거나, 다른 장치에서 별도로 측정하고 경보를 울리기 위하여 경보를 울리지 않도록 선택할 수 있는 기능을 구비하고 있다.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자, 다음의 과제해결 수단을 제공한다.
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 멀티가스측정기에 있어서,
상기 멀티가스측정기는 1개 이상의 광학 밴드패스필터를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 가스측정 데이터베이스를 제어기에 구비하며,
상기 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부에서 측정한 흡광도를 상기 가스측정 데이터베이스의 데이터와 비교하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
가스가 측정된 경우 상기 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자의 설정에 의하여 경보를 하지 않도록 설정한 경우 이를 경보하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 가스가 측정된 경우 상기 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자의 설정에 의하여 경보를 하도록 설정한 경우 이를 경보하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하여, 상기 감지부에서 감지된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 2개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 2개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
2개 이상의 상기 밴드패스필터 중 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스가 아니면, 가스가 측정된 경우에도 경보를 울리지 않고 가스감지 로그만을 표시하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학필터를 3개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 3개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 하나는 전파장의 광이 통과하는 ZnO3 이며 이 광신호를 이용하여 흡광의 신호의 강도를 보정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 다른 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 본 출원 발명은 비분산 적외선 방식을 사용하여 다양한 환경에서 다양한 가스의 누출을 검출하고 경보하는 기능을 구비하고 있으며, 이를 위하여 다양한 가스의 누출을 검출하기 위한 다양한 광파장의 필터를 선택하여 감지부를 구성할 수 있다. 또한, 상기 다양한 광파장의 필터(밴드패스필터)는 특정 가스를 검출하기 위한 광파장과, 상기 특정 가스 검출을 확인하기 위하여 보조적 또는 추가적으로 흡광도를 더 측정하는 광파장을 포함한다.
본 출원 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 비분산적외선 방식의 멀티가스 측정기를 제공하며, 또한 설정에 의하여 선택된 가스만 누출을 경보하고도록 함으로써 반도체 공정에 사용하는 또는 가스 파이프를 이용하여 이송하는 선택된 가스의 누출만을 경보할 수 있도록 할 수 있다. 이는 본 출원 발명의 NDIR 방식의 멀티가스 측정기는 여러 종류의 가스를 측정할 수 있으나, 이 중 누출을 모니터링하고자 하는 가스만 모니터링 하게 함으로써 특정 가스에 대한 모니터링을 집중하여 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 4개의 밴드패스필터를 사용한 가스셀의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 감지부를 2개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 감지부를 4개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이다.
도 4는 FC3283 가스의 흡광도 그래프이다.
도 5는 C5F8 가스의 흡광도 그래프이다.
도 6은 CH4 가스의 흡광도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 광학 밴드패스필터 설계를 위한 3 종 가스의 흡광도 그래프의 중첩 그래프와 각각의 가스를 분리 또는 동시에 검출하기 위한 광학 밴드패스 필터의 선택 과정을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(누출 가스가 없는 경우 해당)
도 9는 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 미 선택 가스가 감지된 경우 해당)
도 10은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 선택 가스가 감지된 경우 해당)
도 11은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 미 선택 가스가 감지된 경우 해당, 도 10에서는 경보 가스로 선택되었던 가스를 경보 미 선택으로 설정을 바꾼 경우)
도 12는 가스측정 광필터 데이터베이스를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 감지부를 2개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 감지부를 4개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이다.
도 4는 FC3283 가스의 흡광도 그래프이다.
도 5는 C5F8 가스의 흡광도 그래프이다.
도 6은 CH4 가스의 흡광도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 광학 밴드패스필터 설계를 위한 3 종 가스의 흡광도 그래프의 중첩 그래프와 각각의 가스를 분리 또는 동시에 검출하기 위한 광학 밴드패스 필터의 선택 과정을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(누출 가스가 없는 경우 해당)
도 9는 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 미 선택 가스가 감지된 경우 해당)
도 10은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 선택 가스가 감지된 경우 해당)
도 11은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시를 도시하고 있다.(경보 미 선택 가스가 감지된 경우 해당, 도 10에서는 경보 가스로 선택되었던 가스를 경보 미 선택으로 설정을 바꾼 경우)
도 12는 가스측정 광필터 데이터베이스를 도시하고 있다.
본 발명의 작용 효과를 도면을 활용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 4개의 밴드패스필터를 사용한 가스 셀의 구성도이다.
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및 상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및 상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터가 4개 구비된 감지부를 구비한 가스셀을 도시하고 있다. 상기 광원은 하나로 구성된 전파장 광원일 수 있고, 하나의 광파장을 발생시키는 단일 파장 광원을 여러 개 묶어 사용할 수도 있다. 이러한 경우 상기 광원들은 한 번에 켜고 끓 수도 있고, 1개 씩 또는 몇 개씩 나누어 순차적으로 광을 발생시킬 수도 있다. 이렇게 함으로써 특정 광파장만을 통과 시키는 광 필터에서는 낮은 잡음으로 신호를 받을 수 있으며, 다른 광필터에서 측정되는 신호는 노이즈 이므로 이를 기준으로 신호의 0점을 잡아 정확한 측정을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 감지부를 2개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 감지부를 4개 사용한 멀티가스 누출 경보기의 가스셀의 구성도이다. 상기 도2와 도3과 같이 감지부의 개수를 늘림으로써, 가스를 구분할 수 있는 광학 밴드패스필터의 개수를 늘려 복합가스 중에 포함된 개개의 가스를 구분할 수 있는 광 파장을 선택하여 흡광도를 측정함으로써 많은 종류의 가스를 구분하여 누출을 감지하고, 그 농도를 측정할 수 있다.
도 4는 FC3283 가스의 흡광도 그래프이고, 도 5는 C5F8 가스의 흡광도 그래프이며, 도 6은 CH4 가스의 흡광도 그래프이다. 그래프에서 알 수 있듯이 적외선 대역에서 각 파장별로 물질마다 다른 흡수 스펙트럼이 나타남을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 광학 밴드패스필터 설계를 위한 3 종 가스의 흡광도 그래프의 중첩 그래프와 각각의 가스를 분리 또는 동시에 검출하기 위한 광학 밴드패스 필터의 선택 과정을 도시하고 있다. 3.2 ㎛ 파장에서는 CH4만 흡수 스펙트럼을 보여주고 있고, 10.1㎛에서는 C5F8 가스만의 흡수 스펙트럼이 나타나며, 13.8 ㎛에서는 FC3283의 흡수 스펙트럼만 나타난다. 7.5㎛에서는 CH4, C5F8 및 FC3283 가스의 스펙트럼을 모두 측정할 수 있다.
따라서, 7.5 ㎛는 가스 측정이 정확히 되었는지를 확인하는 광 파장으로 사용할 수 있다. 즉, 3.2㎛에서 흡광이 측정되었다면, CH4 가스가 누출된 것이지만, 7.5㎛의 광 파장에서 흡광이 측정되지 않았다면 CH4 가스의 감지는 잘못된 측정이다.
이는 FC3283 가스의 경우도 유사하게 13.8㎛와 7.5㎛에서 흡광이 모두 측정되었다면, FC3283 가스가 누출된 것으로 판단하지만, 13.8㎛에서만 흡광이 측정되었다면, FC3283 가스의 누출이 아닐 수 있다.
그러나, C5F8 가스의 경우는 조금 차이가 있을 수 있다. 10.1㎛ 의 흡광 신호와 7.5㎛ 의 흡광 신호의 크기 비가 매우 크기 때문에 C5F8 가스의 농도가 낮은 경우 7.5 ㎛에서는 흡광 신호가 없을 수 있기 때문이다.
그러나, 일반적으로 작은 신호라도 7.5 ㎛에서 측정되어야 C5F8 가스가 누출된 것으로 판단한다.
따라서, 상기 3개의 가스의 누출을 모티터링하는 장치에서는 다른 파장을 선택하여 사용할 수는 있으나, 본 출원 발명에서는 3.2, 7.5, 10.1 및 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고 70% 차단을 가지는 대역폭이 ±10㎚ 인 것을 특징으로 하는 광학 밴드패스필터를 사용하여 멀티가스 누출경보기를 제작하였다.
즉, 7.5 ㎛의 흡광 파장에서는 가스의 누출을 감지하고, 3.2, 10.1 및 13.8 ㎛ 파장에서는 가스의 종류를 구분하고 농도를 측정하는 기능을 한다.
본 출원 발명의 특별한 가스누출 경보 방법은 도 8 내지 도11에 도시된 가스 경보 선택 방법이다.
먼저 도 8은 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시 중 누출 가스가 없는 경우를 도시하고 있다. 메뉴에 보면 CO, CO2는 모니터링에 (X) 표시가 있고, CH4, FC3283 및 C5F8은 모니터링에 (O) 표시가 있다. 그 우측으로는 알람농도가 설정되어 있다. 즉, 모니터링에 (O) 표시가 있는 가스만이 경보의 대상이고, 가스의 누출을 감지하였다고 경보가 울리는 것은 아니며, 가스마다 다른 알림농도를 설정하여 설정된 농도 이상의 가스가 누출되는 경우 경보가 발생한다. 이외에도 가스 누출 경보를 누적 누출량으로 경보할 수도 있다. 1일 때는 일주일 또는 한 달 또는 1년 또는 처음부터 현재까지의 누적 가스 누출량으로 경보를 알릴 수도 있다.
도 9는 본 발명의 멀티가스 누출 경보기의 가스누출 경보 설정에 따른 경보 표시로 경보을 알리지 않는 경보 미 선택 가스의 누출이 감지된 경우의 표시를 보여주고 있다. 기타가스 표시 창에 감지된 가스의 종류와 농도를 표시하고 있으나, 경보 표시부에는 안전으로 표시되어 있는 것을 볼 수 있다.
도 10은 경보를 알리도록 설정된 CH4 가스의 누출이 감지된 경우 경고 등에 적색물이 들어오고 가스누출 경보를 알린다.
도 11은 동일한 CH4 가스이지만, 경보 선택을 하지 않는 경우 CH4 가스가 감지되더라도 경보를 알리지않고, 경고등은 초록색으로 안전함으로 보여주고 있다.
즉, 어떠한 이유에서든 모니터링 하고자 하는 가스를 선택하여 가스의 누출을 모니터링할 수 있고, 가스 선택을 해제하여 가스 누출에 의한 경보를 중지할 수 있다. 다만, 어떠한 경우에도 가스가 검출되는 경우 이를 기타가스 감지 또는 가스 감지 로그에 남게 추후에 관리자 또는 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다.
또한, 본 출원 발명은 NDIR 방식으로 가스를 측정하는 가스측정 광필터 데이터베이스를 구비하고 있다. 도12에 도시된 것과 같이 가스의 종류와 사용되는 광학 밴드패스 필터의 중심 주파수를 선택할 수 있다. 또한, 상기 도 3에 도시된 감지부의 구성으로는 16개의 광학 밴드패스필터를 선택할 수 있어 감지부의 구성과 선택된 광학 밴드패스필터의 조합으로부터 누출된 가스의 종류와 농도를 측정할 수 있다. 그러나, 이는 개개의 가스가 독립적으로 누출될 경우에 해당하며 복수의 가스가 혼합되어 누출되는 경우에는 상기 가스측정 광필터 데이터베이스의 데이터로도 가스의 종류와 농도를 측정할 수는 없다.
이러한 경우 흡광이 측정된 광 파장의 조합으로부터 찾아지는 가스의 종류를 모두 표시하고 경보를 줄 수 있다. 상기 가스측정 광필터 데이터베이스의 각각의 가스에 따른 흡광파장 데이터와 상기 흡광이 측정된 파장데이터를 서로 논리곱 연산을 하고 그 결과가 상기 각각의 가스에 따른 흡광파장 데이터와 일치하면 그 가스를 포함하여 가스가 누출된 것으로 판단할 수 있다.
상기 가스측정 광필터 데이터베이스에 각각의 가스의 농도를 측정하는 계산식을 더 포함할 수 있음은 물론이다. 즉, 3.2㎛ 100분률 흡광 신호비에 10을 곱한 값이 CH4의 ppm 농도 값인 것을 표시할 수 있다. 즉, 측정 광파장의 신호크기와 농도비를 상기 가스측정 광필터 데이터베이스에 더 구비할 수 있다.
또한, 본 출원 발명은 비분산 적외선 가스측정 방법을 사용하는 멀티가스 누출경보기의 경보방법을 예로써 설명하고 있는 것으로 상기 비분산 정외선 가스측정 방법 뿐만 아니라, 어떠한 형태의 가스를 측정하는 기술을 사용하더라도 가스의 경보를 사용자의 필요에 따라 켜고 끓 수 있으며, 광 흡수 파장을 조합하여 가스의 종류와 농도를 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
가스 경보를 켜고 끄는 것은 단순히 편리성을 위한 것일 수 있지만, 이러한 사실을 모르는 작업자는 상기 기능에 의하여 위험한 상황에 놓일 수 있는 것이어서,
안전상의 보완조치로 경보를 해제한 가스를 이송파이프 또는 반도체공정 또는 생산 공정에서 사용하는지를 설정할 수 있다. 즉, 사용하고 있는 가스의 경우 누출 가능성이 있기 때문에 상기 사용자 기능에서 이들 사용하고 있는 가스의 경보를 해제한 경우에도 가스 누출 및 이로 인한 사고가 발생할 수 있는 것이므로, 사용 중이지만 가스의 경보를 해제한 가스가 누출가스로 검출되는 경우에는 사용하지 않는 가스의 경보를 해제한 것과는 달리 경보는 발생하지 않지만 사용자에게 경고등과 함께 해당 가스의 경보해지를 알리고, 공기정화 시스템을 구동한다.
본 발명은 예로써 CH4 C5F8 및 F3283 가스의 비분산적외선 방식의 가스측정 방법을 설명하였으나, 다른 반도체 공정에 사용하는 가스와 기타 화학공정에 사용하는 가스 및 가연성 가스를 사용하는 기술에 본 출원 발명의 기술을 적용하는 것도 가능하다.
본 발명의 상기와 같은 작용효과를 나타내는 발명의 구성은 다음과 같다.
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 멀티가스측정기에 있어서,
상기 멀티가스측정기는 1개 이상의 광학 밴드패스필터를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하는 가스측정 데이터베이스를 제어기에 구비하며,
상기 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부에서 측정한 흡광도를 상기 가스측정 데이터베이스의 데이터와 비교하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
가스가 측정된 경우 상기 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자의 설정에 의하여 경보를 하지 않도록 설정한 경우 이를 경보하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 가스가 측정된 경우 상기 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자의 설정에 의하여 경보를 하도록 설정한 경우 이를 경보하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하여, 상기 감지부에서 감지된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 광학 밴드패스필터는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 2개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 2개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
2개 이상의 상기 밴드패스필터 중 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스가 아니면, 가스가 측정된 경우에도 경보를 울리지 않고 가스감지 로그만을 표시하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한, 상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
또한 다른 실시예로,
가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학필터를 3개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 3개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 하나는 전파장의 광이 통과하는 ZnO3 이며 이 광신호를 이용하여 흡광의 신호의 강도를 보정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 다른 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기를 제공한다.
100 : 멀티가스 누출 경보기
110 : 가스셀
120 : 광원
130 : 감지부
131 : λ1
132 : λ2
133 : λ3
134 : λ4
130’ : 2 개의 센서로 구성되는 감지부
130‘’ : 4 개의 센서로 구성되는 감지부
110 : 가스셀
120 : 광원
130 : 감지부
131 : λ1
132 : λ2
133 : λ3
134 : λ4
130’ : 2 개의 센서로 구성되는 감지부
130‘’ : 4 개의 센서로 구성되는 감지부
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하여, 상기 감지부에서 감지된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리며,
상기 광학 밴드패스필터는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하여, 상기 감지부에서 감지된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리며,
상기 광학 밴드패스필터는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 1개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하여, 상기 감지부에서 감지된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리며,
상기 광학 밴드패스필터는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학 밴드패스필터를 2개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 2개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
2개 이상의 상기 밴드패스필터 중 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기 - 제7항에 있어서,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스가 아니면, 가스가 측정된 경우에도 경보를 울리지 않고 가스감지 로그만을 표시하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 제8항에 있어서,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 CH4를 측정하기 위해서는 3.2 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 제8항에 있어서,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 C5F8 가스를 측정하기 위해서 10.1 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 제8항에 있어서,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학 밴드패스필터 중 하나는 FC3283 가스를 측정하기 위해서 13.8 ㎛의 중심주파수를 가지고, 상기 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기. - 가스 투입구와 가스 배출구가 대각선 방향으로 구비된 광학 방식의 가스측정 셀; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 일측에 구비된 광원; 및
상기 가스측정 셀의 단변의 타측에 구비된 광학필터를 3개 이상 구비한 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 3개 이상의 파장의 흡광도를 이용하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 하나는 전파장의 광이 통과하는 ZnO3 이며 이 광신호를 이용하여 흡광의 신호의 강도를 보정하며,
3개 이상의 상기 광학필터 중 다른 하나는 7.5㎛의 중심 주파수를 가지고, 상기 7.5㎛의 중심주파수에서 70%의 광을 차단하는 밴드 폭이 ± 10㎚인 밴드패스 필터를 구비하여 CH4, C5F8 및 FC3283 가스 중 어느 하나 이상이 누출된 것을 감지하고,
상기 7.5㎛의 중심 주파수 이외의 광학필터을 통과한 광을 상기 감지부에서 측정하여 가스의 종류와 농도를 측정하며,
상기 감지부에서 측정된 가스의 종류와 농도가 사용자가 제어기에 누출을 경보하도록 설정한 가스이고, 설정된 농도를 초과한 경우 경보를 울리는 것을 특징으로 하는 멀티가스 누출경보기.
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