KR102393482B1

KR102393482B1 - 복수의 가스 성분을 센싱할 수 있는 가스 센싱장치 및 방법

Info

Publication number: KR102393482B1
Application number: KR1020210139904A
Authority: KR
Inventors: 윤명섭
Original assignee: 선두전자(주); 윤명섭
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2022-05-03

Abstract

복수의 가스 성분을 센싱할 수 있는 가스 센싱장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하는 복수의 광원과 각 광원들이 각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 하는 온도를 제공하는 복수의 열전 소자와 각 광원에서 출력한 광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광부와 각 광원들이 순차적으로 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하도록 각 광원 및 각 열전소자를 제어하며, 상기 수광부의 수광량을 분석하여 검출하고자 하는 각 가스 성분들이 존재하는지를 검출하는 제어부 및 각 광원, 각 열전소자, 상기 수광부 및 상기 제어부로 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센싱장치를 제공한다.

Description

복수의 가스 성분을 센싱할 수 있는 가스 센싱장치 및 방법{Gas Sensing Apparatus and Method Capable of Sensing a Plurality of Gas Components}

본 발명은 서로 다른 복수의 가스 성분을 모두 센싱할 수 있는 가스 센싱장치 및 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

가스 센싱장치는 대기 중 특정 기체 성분을 검출한다. 특정 기체 성분은 주로 인체에 유해한 기체 성분으로서, 메탄(CH₄), VOC(Volatile Organic Compounds), 포름 알데히드 또는 톨루엔 등이 포함된다.

이러한 기체 성분을 검출하기 위한 가스 센싱장치로서, 종래에는 다음과 같은 가스 센싱장치 패키지가 사용되었다. 종래의 가스 센싱장치 패키지는 특정 기체 성분을 센싱하기 위한 센싱물질 및 센싱물질을 활성화하기 위한 히터를 포함하였다. 여기서, 센싱물질이 특정 기체성분을 센싱하기 위해서는 활성화가 되어야 하는데, 종래의 가스 센싱장치 패키지는 센싱물질을 활성화시키기 위해 히터를 이용하였다. 종래의 가스 센싱장치 패키지는 히터를 이용하여 센싱물질의 온도를 상승시킴으로써, 센싱물질을 활성화시켜 특정 기체성분을 센싱하였다.

그러나 종래의 가스 센싱장치 패키지 내에 히터를 포함해야 하므로, 부피가 커지는 불편이 존재한다. 또한, 가스 센싱장치 패키지 내 센싱물질이 활성화되기 위해서는 가열되어야 하는 점에서, 상온의 환경에서 바로 사용되지 못하고 일정시간 가열되어야만 사용될 수 있는 불편이 있었다.

이에, 광원을 이용하여 특정 기체성분을 센싱하는 가스 센싱장치가 등장하였다. 기체 성분들이 각각 특정 파장대역의 광을 흡수하는 성질을 이용한 것으로서, 종래의 가스 센싱장치는 검출하고자 하는 성분이 흡수하는 파장대역의 광을 조사하고, 그로부터 반사되는 반사광량을 센싱하여 검출하고자 하는 성분의 존부와 양을 센싱하였다.

광원에서 출력되는 광의 파장대역은 온도에 상당히 민감하여, 광원 주변의 온도가 변함에 따라 출력되는 광의 파장대역도 함께 변하게 된다. 이러한 문제로 인해, 온도에 민감하지 않은 광원이 가스 센싱장치 내에 탑재될 경우 제조 원가가 상당히 높아지는 문제가 있으며, 그렇지 않을 경우 품질이 상당히 저하되는 문제가 있다.

또한, 가스 센싱장치가 일정 기간 이상 사용될 경우, 광원에서 에이징(Aging)이 발생하게 된다. 이는 광원에서 출력되는 파장대역 자체를 변화시키는데, 문제는 어떠한 파장대역(파장이 커지는 방향 또는 작아지는 방향)으로 변하는지 얼마만큼 변하는지 알 수 없다. 이에, 종래의 가스 센싱장치는 에이징에 따른 광원의 파장 변화를 파악하기 위한 별도의 구성이 추가로 포함되어야 하는 불편이 있었다.

본 발명의 일 실시예는, 고가의 구성을 포함하지 않으면서도 서로 다른 복수의 가스 성분을 모두 센싱할 수 있는 가스 센싱장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하는 복수의 광원과 각 광원들이 각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 하는 온도를 제공하는 복수의 열전 소자와 각 광원에서 출력한 광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광부와 각 광원들이 순차적으로 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하도록 각 광원 및 각 열전소자를 제어하며, 상기 수광부의 수광량을 분석하여 검출하고자 하는 각 가스 성분들이 존재하는지를 검출하는 제어부 및 각 광원, 각 열전소자, 상기 수광부 및 상기 제어부로 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센싱장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 파장대역은 검출하고자 하는 가스 성분에서 흡수되는 파장인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 일 광원이 기 설정된 제1 파장대역의 광을 외부로 출력하고 있는 도중, 다른 일 광원이 기 설정된 제2 파장대역의 광을 조사하도록 하는 온도를 공급할 수 있도록 일 열전소자를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 서로 다른 복수의 가스 성분을 검출하기 위한 가스 센싱 장치에 의해 수행되는 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱 방법에 있어서, 복수의 광원이 각각 서로 다른, 기 설정된 파장 대역의 광을 출력할 수 있도록 각 광원으로 전원을 제공하는 제공과정과 각 광원에서 출력된 광 중 검출하고자 하는, 서로 다른 가스 성분을 포함하는 교정셀을 거친 광을 교정용 광으로 수광하고, 주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하는지를 파악하여, 광원에 대해 주입되는 전원량 또는 열전소자의 온도를 조정하는 조정과정과 상기 광원에서 출력되는 광이 기 설정된 파장대역을 갖도록 조정이 완료되면, 외부로 광을 출력하도록 하여 출력된 광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광과정 및 상기 수광과정에서의 수광량을 분석하여 검출하고자 하는 각 가스 성분이 존재하는지를 검출하는 검출과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센싱 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 조정과정은 주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하지 않는 광원에 대해, 주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하도록 광원에 대해 주입되는 전원량 또는 열전소자의 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 고가의 구성을 포함하지 않아 저렴하게 구현 가능하면서도, 서로 다른 복수의 가스 성분을 모두 센싱할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 파장에 따른 기체의 광 흡수도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력광의 파장에 따른 수광비를 도시한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부에서 수광하는 광의 수광량과 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱장치의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교정셀의 구성을 설명하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱 방법을 설명하는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이다.

가스 센싱장치(100)는 광을 이용하여 특정 가스성분을 센싱한다. 가스 센싱장치(100)는 가스성분이 존재하는지 의심스러운 공간으로 광을 조사하며, 공간으로부터 반사되는 반사광량을 측정하여 해당 공간 상에 특정 가스성분이 존재하는지를 센싱한다. 가스 센싱장치(100)는 내부에 정밀하며 고가의 구성을 포함하지 않으면서, 출력광의 파장변화에 능동적으로 반응하여 가스성분의 정밀한 센싱을 가능케한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치(100)는 제1 광원(210a 내지 210n), 포인트 광원(215), 열전소자(220a 내지 220n), 수광부(230), 제어부(240) 및 전원부(250)를 포함한다.

제1 광원(210a 내지 210n)은 각각 서로 다른 기 설정된 파장대역의 광을 출력한다. 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 출력하는 광의 기 설정된 파장대역은 가스 센싱장치(100)가 센싱하고자 하는 가스성분이 흡수하는 파장대역이다. 검출하고자 하는 가스 성분이 달라짐에 따라, 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 출력하는 광의 파장대역도 해당 성분이 흡수하는 파장대역에 따라 달라진다. 제1 광원(210a 내지 210n)은 센싱하고자 하는 가스성분이 존재하는지 확인하고자 하는 지역으로 각각 서로 다른 기 설정된 파장대역의 광을 출력한다. 제1 광원(210a 내지 210n)은 각각 서로 다른 기 설정된 파장대역의 광을 출력하여, 센싱하고자 하는 가스 성분의 존부에 따라 반사광량이 달라지도록 한다.

포인트 광원(215)은 제1 광원(210a 내지 210n)과 동일한 광경로로 가시광 파장대역의 광을 출력한다. 제1 광원(210a 내지 210n)이 출력하는 파장대역이 가시광 파장대역을 벗어난다면, 가스 센싱장치(100)의 이용자는 정확히 제1 광원(210a 내지 210n)이 어느 포인트로 광을 출력하고 있는지 짐작만 할 뿐 정확히 파악하기는 곤란하다. 이를 방지하기 위해, 포인트 광원(215)은 제1 광원(210a 내지 210n)과 일정 거리 떨어진 채로 위치하며, 제1 광원(210a 내지 210n)과 동일한 광경로로 가시광 파장대역의 광을 조사한다. 이에, 이용자는 포인트 광원(215)에서 출력되는 광을 확인하여 제1 광원(210a 내지 210n)의 광 출력 경로를 파악할 수 있다.

열전소자(220a 내지 220n)는 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 각각 기 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 하는 온도를 제공한다. 각 열전소자(220a 내지 220n)는 제어부(240)의 제어에 따라, 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 각각 설정된 파장대역의 광을 출력하도록 하는 온도를 제공한다. 각 제1 광원(210a 내지 210n)은 제조될 때 기 설정된 파장대역의 광을 출력하기 위해 설정되어야 하는 온도가 결정된다. 열전소자(220a 내지 220n)는 이러한 온도를 제공하여, 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 기 설정된 파장대역의 광을 출력하는데 온도의 영향을 최소화할 수 있도록 한다. 열전소자(220a 내지 220n)에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.

수광부(230)는 각 제1 광원(210a 내지 210n)으로부터 출력된 후 외부에서 반사되는 반사광을 수광한다. 각 제1 광원(210a 내지 210n)은 후술할 예정인 제어부(240)의 제어에 따라 순차적으로 광을 출력한다. 이에, 수광부(230)는 각 제1 광원이 조사한 후 외부에서 반사되는 반사광을 수광하며, 제어부(240)는 수광부가 수광한 값으로부터 반사광의 발생여부 및 반사광량을 인지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 검출하고자 하는 가스 성분은 특정 파장대역의 광을 흡수한다. 이는 도 4에 도시되어 있다.

도 4는 파장에 따른 기체의 광 흡수도를 도시한 그래프이다.

도 4에 도시된 기체는 메탄의 파장에 따른 광 흡수도를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 메탄은 다양한 파장에서 일정 수준 이상의 광 흡수도를 보이고 있다. 다만, 수 pm 정도로 아주 좁은 선폭의 파장 대역의 광만을 흡수하며, 해당 파장대역을 벗어나면 광의 흡수도가 현저히 감소하게 된다. 이에, 가스성분의 검출을 위해 출력되어야 하는 광은 높은 흡수도를 갖는 파장대역으로부터 일정 파장 범위(Δλ) 내를 가져야 한다.

다시 도 1 및 2를 참조하면, 수광부(230)는 외부로부터 반사되는 반사광을 수광하여 반사광량을 센싱한다. 수광부(230)는 순차적으로 동작하는 각 제1 광원(210a 내지 210n)에서 조사되어 각각 발생하는 반사광을 센싱하며, 각 센싱값을 제어부(240)로 전달한다.

제어부(240)는 제1 광원(210a 내지 210n)들이 각각 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 각 열전소자(220a 내지 220n)를 제어하며, 수광부(230)의 수광량을 분석하여 검출 가능한 각 가스 성분이 존재하는지를 검출한다.

제어부(240)는 제1 광원(210a 내지 210n)들이 각각 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 각 열전소자(220a 내지 220n)를 제어한다. 광원은 전원을 인가하고 출력하는데 까지 오랜 시간이 소모되지 않지만, 열전소자는 전원을 인가하여 원하는 온도를 갖기까지 상대적으로 오랜 시간이 소모된다. 또한, 열전소자는 상당히 많은 전력을 소모하기에, 지속적으로 동작시켜두고 있는 것은 비효율적이다. 이러한 점을 참조하여, 제어부(240)는 각 제1 광원(210a 내지 210n) 및 각 제1 광원(210a 내지 210n)의 온도를 조정하는 열전소자(220a 내지 220n)를 순차적으로 동작시킨다.

예를 들어, 특정 가스 성분을 검출하기 위해 열전소자(220a)가 제1 광원(210a)이 기 설정된 제1 파장대역의 광을 조사하도록 온도를 제공한다. 제1 광원(210a)은 열전소자(220a)에 의해 기 설정된 제1 파장대역의 광을 조사한다. 이때, 제어부(240)는 나머지 제1 광원(220b 내지 220n)과 열전소자(220b 내지 220n)는 동작하지 않도록 제어한다. 제1 광원(210a)이 기 설정된 제1 파장대역의 광을 기 설정된 시간만큼 조사하고 있는 경우, 제어부(240)는 제1 광원(210b)이 기 설정된 제2 파장대역의 광을 조사하도록 하는 온도를 공급할 수 있도록 열전소자(220b) 만을 먼저 제어한다. 전술한 대로, 열전소자는 원하는 온도를 갖기까지 상대적으로 오랜 시간이 소모되기에, 제1 광원(210a)의 동작 중에 미리 열전소자(220b)가 특정 온도를 갖도록 동작시킨다. 열전소자(220b)가 해당 온도(제1 광원(210b)이 기 설정된 제2 파장대역의 광을 조사하도록 하는 온도)로 조정되었을 경우, 제어부(240)는 제1 광원(210a)의 광 출력을 중단시키고 제1 광원(210b)가 기 설정된 제2 파장대역의 광을 출력하도록 동작시킨다. 제어부(240)는 전술한 대로 각 제1 광원 및 열전소자를 제어함으로서, 열전소자의 온도 제어에 상대적으로 오랜 시간이 소모되더라도 딜레이없이 순차적으로 제1 광원(210a 내지 210n)들이 각 파장대역의 광을 조사하도록 제어한다. 이에 따라, 수광부(230)는 가스 센싱장치(100) 내 하나만이 포함되더라도 모든 성분을 구분하여 센싱할 수 있다.

제어부(240)는 수광부(230)의 수광량을 분석하여 기 설정된 가스 성분이 존재하는지를 검출한다. 전술한 대로, 제1 광원(210)이 특정 기체가 흡수하는 파장대역의 광을 출력한 경우, 수광부(230)에서 센싱되는 반사광량은 도 6과 같이 나타난다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수광부에서 수광하는 광의 수광량과 파장의 관계를 도시한 그래프이다.

광이 조사된 지역 내에 검출하고자 하는 기체 성분이 존재하는 경우를 가정하면, 검출하고자 하는 기체가 흡수하는 파장대역의 인접 대역에서는 일정 수준 이상의 수광량이 나타나는 반면, 검출하고자 하는 기체가 흡수하는 파장대역에서는 상당히 낮은 수광량이 나타나고 있다. 이는 광이 조사된 지역 내에 검출하고자 하는 기체 성분이 존재하여 해당 성분이 광을 흡수하였음을 의미한다.

다시 도 1 및 2를 참조하면, 제어부(240)는 이처럼 수광부(230)의 수광량을 분석하여 광이 조사된 지역 내에 검출 가능한 각 가스 성분이 존재하는지를 검출한다. 전술한 대로, 제어부(240)는 각 제1 광원(210a 내지 210n)을 순차적으로 동작시킨다. 이에 따라, 제어부(240)는 수광부(230)의 센싱값이 어떠한 성분에 의해 반사된 광인지 인지할 수 있다. 이에 따라, 제어부(240)는 특정 공간 상의 다양한 가스 성분들을 검출할 수 있다.

전원부(250)는 가스 센싱장치(100) 내 각 구성으로 전원을 제공한다. 전원부(250)는 각 제1 광원(210a 내지 210n)으로 전류를 제공함에 있어, 일정 범위(Δλ) 만큼 가변하는 전류를 제공할 수 있다. 각 제1 광원(210a 내지 210n)으로 전류가 제공되는 경우, 각 제1 광원(210a 내지 210n)은 특정 파장대역의 광을 조사한다. 그러나 아무리 각 열전소자(220a 내지 220n)가 제1 광원(210)을 정확한 온도로 조정한다 하더라도, 각 제1 광원(210a 내지 210n)의 제조시 설정된 파장대역의 광이 출력되지 않을 가능성이 존재한다. 또한, 전술한 대로, 가스 성분에서 흡수되는 광의 파장대역은 수 pm로 아주 좁은 대역이기 때문에, 광의 파장대역이 조금만 변하더라도 가스 성분에 의해 충분히 흡수되지 못할 가능성이 존재한다. 이를 방지하기 위해, 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 출력하는 광의 파장이 기 설정된 파장을 기준으로 일정 범위(Δλ) 내에서 가변될 수 있도록, 전원부(250)는 제어부(240)의 제어에 따라, 특정 수치로부터 일정 범위만큼 가변하는 전류를 제공한다.

여기서, 일정 범위는 광원에서 출력되는 광의 파장이 50 내지 100pm 만큼 가변될 수 있는 수준일 수 있다. 가변되는 범위가 지나치게 넓어질 경우, 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 기 설정된 파장대역의 광을 출력할 확률은 높아질 수 있으나, 도 6을 참조하여 전술한 대로, 수광부(230)에서 수광되는 수광량에서 흡수되는 파장대역이 상당히 많아지게 된다. 제어부(240)에서 분석해야 할 데이터 처리량이 증가하여 가스 성분의 센싱 속도가 상당히 늦어지게 된다. 이러한 문제로 인해, 전원부(250)는 제1 광원(210a 내지 210n)으로 공급할 전원을 일정 범위만큼만 가변하여 제공한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 구성을 도시한 도면이다.

열전소자(220a 내지 220n)는 제1 광원(210a 내지 210n)이 각각 특정 온도를 갖도록 열을 제공한다. 열전소자(220a 내지 220n)는 제1 광원(210a 내지 210n)이 기 설정된 파장대역의 광을 조사하는 온도를 갖도록 열을 제공한다. 전술한 대로, 제1 광원(210a 내지 210n)은 제조되며 특정 온도에서 기 설정된 파장대역의 광을 조사할 수 있도록 설계된다. 각 열전소자(220a 내지 220n)는 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 설계된 온도를 갖도록 열을 제공한다. 또한, 각 열전소자(220a 내지 220n)는 외부 환경과 무관하게 각 제1 광원(210a 내지 210n)이 해당 온도를 갖도록 한다.

각 열전소자(220a 내지 220n)는 일정한 온도를 갖도록 열을 제공하는 소자이나, 종래의 열전소자는 일정한 온도를 갖도록 열을 제공하는 것에 어려움이 존재하였다. 열전소자(220a 내지 220n)는 자신과 접촉하는 소자가 일정한 온도를 갖도록 하기 위해, 소자가 접촉되는 면에 써미스터(310)를 포함한다. 써미스터(310)는 열전소자(220a 내지 220n)가 배치된 환경의 온도를 센싱하여 열전소자(220a 내지 220n)로 제공함으로써, 열전소자(220a 내지 220n)가 이를 인지하고 일정하게 온도를 유지할 수 있도록 한다. 그러나 종래의 열전소자 내 써미스터가 온도를 센싱하기 위해, 외부로부터 전류를 공급받을 전선이 외부로 노출되어야만 했다. 통상, 써미스터는 온도에 따라 저항값이 변화하기에 저항값의 변화량으로, 온도나 온도 변화량을 알 수 있도록 한다. 이때, 저항값의 변화를 파악하기 위해, 종래의 써미스터로 외부로 노출된 전선을 따라 전류가 공급되어 왔다. 이때, 외부와 써미스터(열전소자)의 온도 차가 발생하는 상황이라면, 외부로 노출된 전선으로 써미스터의 열량이 빠져나가거나, 외부에서 전선을 따라 써미스터로 열량이 제공되는 경우가 발생한다. 이에 의해, 종래의 써미스터는 정확히 온도를 감지하기 곤란하였으며, 이러한 써미스터의 감지값을 이용하는 종래의 열전소자 역시 자신에 접촉한 소자(광원)의 온도를 균일하게 유지하기 곤란하였다. 광원의 온도가 균일하게 유지되지 못하게 되면, 광원에서 출력되는 광의 파장대역에 변화가 발생하기에 온전한 가스 성분의 센싱이 곤란해졌다.

이를 방지하기 위해, 열전소자(220a 내지 220n)는 써미스터(310) 외에 버퍼(320)를 추가로 더 포함한다. 버퍼(320)는 써미스터(310)와 외부의 중간에서 양자를 연결하여, 써미스터(310)로 전류가 인가되도록 하는 전선이 외부로 직접 드러나지 않도록 한다. 써미스터(310)로 전류가 인가되도록 하는 전선이 1차적으로 버퍼(320)를 거치며 버퍼(320)와 연결되어 외부로 드러나게 된다. 버퍼(320)는 열 전도율은 일정 기준치보다 낮은 반면, 전기 전도도는 일정 기준치보다 높은 소재, 예를 들어, 백금으로 구현된다. 외부에서 유입되는 전류는 온전히 써미스터(310)로 전달하는 반면, 써미스터(310)에 연결되는 전선이 직접 외부로 노출되지 않도록 한다. 이에, 써미스터(310)는 외부로 노출되는 전선에 의한 온도 변화는 버퍼(320)에 의해 최소화되며, 온전히 자신 주변의 온도만을 센싱할 수 있다. 이러한 구조에 따라, 열전소자(220a 내지 220n)는 제1 광원(210a 내지 210n)이 최대한 일정한 온도(기 설정된 파장대역의 광을 조사하도록 설정된 온도)를 가질 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력광의 파장에 따른 수광비를 도시한 그래프이다.

도 5의 그래프에서 y축을 의미하는 수광비는 수광부(230)의 센싱값을 의미한다. 여기서, 수광비가 가변하는 이유는 전술한 대로, 제1 광원(210a 내지 210n)에서 출력되는 광의 파장이 일정 범위(Δλ) 내에서 가변되기 때문이다. 통상적으로 제1 광원(210a 내지 210n)으로 인가되는 전원의 주파수는 수십 kHz인 반면, 통상 수광부(230)가 센싱할 수 있는 신호의 주파수는 수 MHz이므로, 수광부(230)는 가변하는 광 출력을 모두 감지할 수 있다. 센싱값이 지속적으로 가변하는 경우, 제어부(240)는 정확한 수광비와 수광비가 일정한 기준치를 초과하는지를 판단하기 곤란하다. 이에, 제어부(240)는 센싱값의 평균치를 연산하여, 평균치의 비로 수광비를 연산한다. 제어부(240)는 연산된 수광비가 기준치(제1 광원(210a 내지 210n)이 기 설정된 파장대역의 광을 출력하였다면 각 센서에서 센싱되어야 하는 센싱값)와 일치하는지를 판단한다. 수광비가 기준치와 일치하지 않는다면, 제어부(240)는 수광비가 기준치에 모자라거나 기준치를 넘치는 정도에 따라 제1 광원(210a 내지 210n)으로 인가할 전류량을 제어한다. 광원으로 인가되는 전류량에 변화가 발생하면, 변화된 전류량에 따라 광원이 안정화되기까지는 일정한 시간이 소모된다. 제어부(240)는 제1 광원(210a 내지 210n)으로 인가할 전류량을 제어한 후, 광원이 안정화되는 시간을 대기한다. 대기 후, 제어부(240)는 전술한 과정을 반복함으로써 제1 광원(210a 내지 210n)에서 기 설정된 파장대역의 광이 조사될 수 있도록 한다.

가스 센싱장치(100)가 전술한 대로 동작함으로써, 고가(고성능)의 부품을 포함하지 않으면서도 출력되는 광의 파장의 정밀도를 ±10pm 내외의 수준으로 유지하여, 수 pm만큼의 흡수 대역을 갖는 특정 가스 성분을 검출함에 있어 온전히 검출할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱장치의 구성을 설명하는 단면도이다. 도 7 및 8에는 도시되어 있지 않으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 광원(710a 내지 710n)은 열전소자(미도시)에 의해 온도가 제어되는 점은 동일하다.

도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 센싱장치(100)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 센싱장치(100)의 구성에 필터(720a 내지 720n), 교정용 수광부(730a 내지 730n) 및 교정셀(740a 내지 740n)을 포함한다. 광원(710a 내지 710n), 전원부(760) 및 수광부(770)는 각각 광원(210a 내지 210n), 전원부(250) 및 수광부(230)와 동일하게 동작한다.

각 필터(720a 내지 720n)는 각 광원(710a 내지 710n)이 출력하는 광의 경로 상의 전방에 배치되어, 각 광원(710a 내지 710n)에서 출력되는 광 중 기 설정된 투과량만큼 외부로 투과시키고, 투과량을 제외한 나머지 광을 기 설정된 방향으로 반사시킨다. 필터(720)는 파장 교정을 위해 약 95%의 광을 투과시키고, 나머지(5%)의 광을 반사시킬 수 있다. 각 필터(720a 내지 720n)는 반사되는 광이 각 교정셀(740a 내지 740n)을 거쳐 각 교정용 수광부(730a 내지 730n)로 입사되도록 배치된다. 각 필터(720a 내지 720n)는 반사용 유리로 제작될 수 있는데, 예를 들어 1.516의 굴절률을 갖는 붕규산 크라운 유리로 구현될 수 있다. 또한, 각 필터(720a 내지 720n)는 광원(710a 내지 710n)에서 출력되는 출력광이 손실없이 투과 및 반사되도록 적합한 파장 투과용으로 AR 코팅면을 포함할 수 있다.

각 교정용 수광부(730a 내지 730n)는 각 필터(720a 내지 720n)에서 반사되는 반사광량을 센싱하는 구성으로서, 필터(720a 내지 720n)에서 반사된 반사광을 교정용 광으로 수광한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 교정셀(740a 내지 740n)의 배치와 필터(720a 내지720n)의 반사율을 고려하여, 광원(710a 내지 710n)과 필터(720a 내지 720n)는 지면과 수평한 방향으로 동일한 직선 상에 배치된다. 한편, 각 필터(720a 내지 720n)에서 기 설정된 각도로 반사되는 광을 수광할 수 있도록, 교정셀(740a 내지 740n)과 교정용 수광부(730a 내지 730n)는 광원이 조사하는 광축으로부터 필터가 광을 반사시키는 방향으로 기 설정된 각도를 가지며 배치된다.

각 교정셀(740a 내지 740n)은 필터(720a 내지 720n)와 교정용 수광부(730a 내지 730n) 사이에 검출하고자 하는 가스 성분을 일정 농도만큼 포함하며 배치된다. 각 교정셀(740a 내지 740n)은 내부에 각 광원(710a 내지 710n)이 검출하고자 하는 가스 성분과 동일한 성분을 각각 포함한다. 각 교정셀(740a 내지 740n)은 필터(720a 내지 720n)와 교정용 수광부(730a 내지 730n) 사이에 배치되기 때문에, 필터(720a 내지 720n)에서의 반사광은 각 교정셀(740a 내지 740n)을 지나 각 교정용 수광부(730a 내지 730n)로 입사하게 된다. 교정셀(740a 내지 740n)이 검출하고자 하는 가스 성분을 포함하기에, 광원으로부터 기 설정된 파장대역의 광이 온전히 조사되었다면 가스 성분이 기 설정된 파장의 광을 흡수하도록 한다.

교정셀(740a 내지 740n)은 가스 센싱장치(100)의 정해진 내부 공간을 고려하여 교정용 수광부(730a 내지 730n)의 전단에 장착될 수 있고, 센싱하고자 하는 가스 성분의 농도를 1000ppm-m~ 7500ppm-m으로 설정하여 소형으로 제작된다.

여기서, ppm-m(또는 ppm*m)은 Parts Per Million Per Meter를 의미하는 것으로서, 1000 ppm의 가스가 1m의 가스층을　이루고 있을 때 1000 ppm-m이고, 1000 ppm의 가스가 0.5m의 가스층을　이루고 있을 때 500 ppm-m이 된다.

제어부(750)는 각 교정용 수광부(730a 내지 730n)에서 센싱한 반사광량을 이용하여, 광원(710a 내지 710n)이 기 설정된 파장 대역의 광을 조사하도록 파장 교정을 수행하한다. 전술한 대로, 각 교정셀(740a 내지 740n)에는 검출하고자 하는 각 가스 성분을 포함하고 있다. 이에, 각 광원(710a 내지 710n)에서 각 가스 성분을 검출하기 위해 기 설정된 파장대역의 광을 출력한다면, 교정용 수광부(730a 내지 730n)에서는 도 6에 도시된 바와 같이 주변에 비해 상대적으로 현저히 낮은 수광량을 보이는 부분이 존재해야 한다. 그러나 광원의 성능 및 에이징 상태, 광원으로 주입되는 전원의 상태 변화 또는 주변의 온도 변화 등으로 인해, 일부 또는 전부의 광원(710)이 각각 설정된 파장대역의 광을 조사하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 제어부(750)는 각 교정용 수광부(730a 내지 730n)의 센싱값을 분석하여 각 광원(710a 내지 710n)이 각각 설정된 파장대역의 광을 온전히 조사하고 있는지(현저히 낮은 수광량을 보이는 부분이 존재하는지)를 분석한다. 분석 결과를 토대로, 제어부(750)는 각각 설정된 파장대역의 광을 온전히 조사하지 못하고(현저히 낮은 수광량을 보이는 부분이 존재하는 않고) 있는 광원에 대해 주입되는 전원량 또는 열전소자의 온도를 조정하여 기 설정된 파장대역의 광을 조사하도록(현저히 낮은 수광량을 보이는 부분이 존재하도록) 교정한다.

또한, 제어부(750)는 파장 교정이 완료되면 수광부(770)에 서 외부로부터 수광한 광에 대한 수광량을 분석하여 광이 조사된 지역 내에 검출하고자 하는 각 가스 성분이 존재하는지를 검출한다.

제어부(750)는 각 광원(710a 내지 710n)에서 출력되는 출력광의 파장 대역을 교정하여, 광원의 성능 및 에이징 상태, 광원으로 주입되는 전원의 상태 변화 또는 주변의 온도 변화 등에 무관하게 광원에서 출력되는 파장 대역이 균일하게 하도록 할 수 있다.

케이스(780)는 가스 센싱장치(100)의 내부에 배치된 각 구성을 보호하면서 외부 환경에 강건한 재질로 형성된다. 이러한 케이스(780)는 내부 공간에 가능한 최소 크기로 제작된 교정셀(740a 내지 740n)과 교정용 수광부(730a 내지 730n), 광원(710a 내지 710n)이 일체형 구조로 제작되어 내부 공간을 최적화할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교정셀의 구성을 설명하는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 교정셀(740a 내지 740n)은 교정용 수광부(730a 내지 730n)의 폭과 동일한 폭을 갖도록 몸체(741)가 형성되고, 몸체(741)의 중앙에 광이 투과될 수 있는 광투과재질(예를 들어, 유리)의 투명한 셀(745)이 배치된다. 셀(745)은 기 설정된 파장대역의 광에 대한 흡수가 많이 발생하는 농도로 가스 성분을 포함하여 밀봉된다. 이때, 몸체(741)는 교정용 수광부(730)와 일체형으로 형성될 수 있고, 가스 성분에 따라 가스를 채워넣기 위해 셀(745)만 몸체(741)에서 장착 또는 탈착하여 사용할 수 있다.

가스 성분이 메탄일 경우에, 교정셀(740a 내지 740n) 내 가스 성분의 농도는 1000ppm-m 내지 1500ppm-m으로 설정될 수 있다. 만일, 5Vol%의 고농도의 가스 성분을 포함하는 교정셀(740a 내지 740n)을 제작할 경우에 1mm당 500ppm이 되고, 3mm당 1500ppm이 되도록 교정셀을 제작할 경우에 셀(745) 두께를 포함하여 5mm×5mm×3T의 소형 교정셀(740a 내지 740n)을 제작할 수 있다. 교정셀(740a 내지 740n)은 광원(710a 내지 710n)의 크기에 기초하여 다양한 사이즈로 제작될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱 방법을 설명하는 순서도이다.

자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱 방법은, 전원이 전원부(760)로부터 제어부(750)로 인가되면(S11), 가스 검출 기능을 구현하기 위한 수광부(770)를 비활성화시키고, 교정용 수광부(730)를 동작시켜 광원(710)에 대한 파장 교정을 수행한다. 이를 위해 제어부(750)는 각 광원(710)에서 출력되는 출력광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광부(770)에서 전송되는 메인 수광 신호(또는 가스 센싱용 수광 신호)를 차단하고(S2), 각 교정용 수광부(730)에서 각 필터(720)에 의해 가스 센싱 장치(100)의 내부에서 반사되어 오는 교정용 광을 수광한 후 수광된 교정용 광에 대한 교정용 수광신호를 증폭한다(S3).

한편, 제어부(750)는 각 광원(710)의 동작 온도 설정을 위해 열전 소자의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(750)는 각 광원(710)이 각각 설정된 파장대역의 광을 조사하도록 각 열전소자를 제어한다. 이 후, 제어부(750)는 각 광원(710)에 전원을 인가하여 각 교정용 수광부(730)에서 교정용 광을 수광하고, 파장 교정이 완료된 이후에 수광부(770)를 동작시켜 가스 검출 기능을 구현할 수 있도록 제어한다.

제어부(750)는 각 교정셀(740)에 의해 교정용 수광 신호가 기준 값을 벗어나는지를 확인한다(S4). 각 교정셀(740)에는 검출하고자 하는 각 가스 성분이 기 설정된 농도가 되도록 하여 밀봉되어 있고, 각 교정셀(740)에 포함된 가스 농도를 기준값으로 활용하여 각 광원(710)에서 출력되는 출력광의 파장 대역이 기준값을 초과하는지, 아니면, 기준값 이하인지를 확인할 수 있다.

가스 농도가 1000ppm-m 내지 7500ppm-m정도에서 광의 흡수가 많이 발생하고, 가스 농도가 1000ppm-m 내지 7500ppm-m정도로 설정된 교정셀(740)에서 검출된 파장이 기 설정된 기준값과 어느정도 차이가 있는지를 확인하여 파장 교정을 수행할 수 있다.

따라서, 제어부(750)는 각 교정셀(740)의 가스 농도에 따라 검출되는 파장을 기준값으로 하여, 가스 센싱장치(100)가 온도나 시간 등의 외부 환경에 의해 파장이 틀어졌는지를 확인할 수 있다.

만일, 제어부(750)는 교정용 수광신호가 기준값을 벗어나는 경우에, 파장 교정을 통해 기 설정된 파장 대역이 되도록 조정하고(S5), 파장 교정이 완료되면 수광부(770)가 수광한 메인 수광 신호를 사용하여 각 교정용 수광부(730)의 수광량을 분석하여 기 설정된 가스 성분이 존재하는지를 검출한다(S7, S8).

제어부(750)는 가스 검출을 사용하는 도중에 이상이 발생하면, 즉, 가스 검출이 안되거나 측정값이 낮게 측정되어 측정 결과가 의심스러울 경우에 다시 각 교정용 수광부(730)를 동작시켜 파장 교정을 수행하고(S9), 가스 검출이 완료되면 전원을 차단하여 가스 검출 동작을 종료한다(S10, S11).

이와 같이, 본 발명은 전원부(760)에서 전원이 인가되면 교정셀(740)을 이용하여 파장 대역을 정확히 맞추는 파장 교정을 수행한 이후에 가스 성분을 검출하기 때문에 광원(710)의 성능 및 에이징 상태, 광원(710)으로 주입되는 전원의 상태 변화 또는 주변의 온도 변화 등에 무관하게 가스 센싱 장치(100)의 정밀도를 유지할 수 있다.

도 10에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 10은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 10에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 가스 센싱장치
210: 제1 광원
215: 포인트 광원
220: 열전소자
230, 770: 수광부
240, 750: 제어부
250, 760: 전원부
310: 써미스터
320: 버퍼
710: 광원
720: 필터
730: 교정용 수광부
740: 교정셀
741: 몸체
745: 셀
770: 케이스

Claims

가스 센싱 장치에 있어서,
각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하는 복수의 광원;
각 광원들이 각각 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 출력할 수 있도록 하는 온도를 제공하는 복수의 열전 소자;
각 광원에서 출력한 광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광부;
각 필터에 의해 상기 가스 센싱 장치의 내부에서 반사되어 오는 교정용 광을 수광한 후 수광된 교정용 광에 대한 교정용 수광신호를 증폭하고, 상기 교정용 수광신호가 기준값을 벗어나는 경우에 기 설정된 파장 대역이 되도록 조정하는 파장 교정을 수행하는 교정용 수광부;
각 광원들이 순차적으로 서로 다른, 기 설정된 파장대역의 광을 외부로 출력하도록 각 광원 및 각 열전소자를 제어하며, 상기 수광부의 수광량을 분석하여 검출하고자 하는 각 가스 성분들이 존재하는지를 검출하는 제어부; 및
각 광원, 각 열전소자, 상기 수광부 및 상기 제어부로 전원을 인가하는 전원부;를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 전원부를 통해 전원이 인가되면 가스 검출 기능을 구현하기 위한 상기 수광부를 비활성화시키고, 상기 교정용 수광부를 동작시켜 상기 복수의 광원에 대한 상기 파장 교정을 수행하도록 제어하고, 상기 전원부를 통해 전원을 인가하여 상기 교정용 수광부에서 교정용 광을 수광하도록 제어하며, 상기 파장 교정의 수행이 완료된 이후에 상기 수광부를 동작시켜 상기 가스 검출 기능을 구현하도록 제어하고,
상기 열전소자는 소자가 접촉되는 면에 전류를 공급받을 전선의 저항값 변화를 기반으로 온도 또는 온도 변화량을 센싱하는 써미스터 및 상기 써미스터와 상기 열전소자 외부와의 중간에서 양자를 연결하는 버퍼를 포함하고, 상기 써미스터로 전류를 인가하는 전선이 1차적으로 상기 버퍼를 거치며 상기 버퍼와 연결되어 상기 열전소자 외부로 드러나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 기 설정된 파장대역은,
검출하고자 하는 가스 성분에서 흡수되는 파장인 것을 특징으로 하는 가스 센싱장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
일 광원이 기 설정된 제1 파장대역의 광을 외부로 출력하고 있는 도중, 다른 일 광원이 기 설정된 제2 파장대역의 광을 조사하도록 하는 온도를 공급할 수 있도록 일 열전소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 센싱장치.
서로 다른 복수의 가스 성분을 검출하기 위한 가스 센싱 장치에 의해 수행되는 자가 교정 기능을 갖는 가스 센싱 방법에 있어서,
복수의 광원이 각각 서로 다른, 기 설정된 파장 대역의 광을 출력할 수 있도록 각 광원으로 전원을 제공하는 제공과정;
각 광원에서 출력된 광 중 검출하고자 하는, 서로 다른 가스 성분을 포함하는 교정셀을 거친 광을 교정용 광으로 수광하고, 주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하는지를 파악하여, 광원에 대해 주입되는 전원량 또는 열전소자의 온도를 조정하는 조정과정;
상기 광원에서 출력되는 광이 기 설정된 파장대역을 갖도록 조정이 완료되면, 외부로 광을 출력하도록 하여 출력된 광에 의한 반사광을 외부로부터 수광하는 수광과정; 및
상기 수광과정에서의 수광량을 분석하여 검출하고자 하는 각 가스 성분이 존재하는지를 검출하는 검출과정;을 포함하며,
상기 방법은,
각 필터에 의해 상기 가스 센싱 장치의 내부에서 반사되어 오는 교정용 광을 수광한 후 수광된 교정용 광에 대한 교정용 수광신호를 증폭하고, 상기 교정용 수광신호가 기준값을 벗어나는 경우에 기 설정된 파장 대역이 되도록 조정하는 파장교정수행과정; 및
전원이 인가되면 가스 검출 기능을 구현하기 위한 수광부를 비활성화시키고, 교정용 수광부를 동작시켜 상기 복수의 광원에 대한 파장 교정을 수행하고, 상기 교정용 수광부에서 교정용 광을 수광하도록 제어하며, 상기 파장 교정의 수행이 완료된 이후에 상기 수광부를 동작시켜 상기 가스 검출 기능을 구현하는 가스검출과정;을 더 포함하며,
상기 열전소자는 소자가 접촉되는 면에 전류를 공급받을 전선의 저항값 변화를 기반으로 온도 또는 온도 변화량을 센싱하는 써미스터 및 상기 써미스터와 상기 열전소자 외부와의 중간에서 양자를 연결하는 버퍼를 포함하고, 상기 써미스터로 전류를 인가하는 전선이 1차적으로 상기 버퍼를 거치며 상기 버퍼와 연결되어 상기 열전소자 외부로 드러나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 센싱 방법.
제4항에 있어서,
상기 조정과정은,
주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하지 않는 광원에 대해, 주변에 비해 현저히 낮은 수광량을 갖는 부분이 존재하도록 광원에 대해 주입되는 전원량 또는 열전소자의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 가스 센싱방법.
제4항에 있어서,
상기 기 설정된 파장대역은,
검출하고자 하는 가스 성분에서 흡수되는 파장인 것을 특징으로 하는 가스 센싱방법.