KR102545999B1 - 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 방폭 기능과 통신 기능이 구비된 수소 감지기, 상기 수소 감지기가 출력하는 수소감지정보를 중계하는 중계기 및 상기 중계기를 통하여 상기 수소 감지기로부터 상기 수소감지정보를 전송받아 관리하는 관리 서버를 포함하고, 상기 수소 감지기는 3방향 이상의 흡입구가 형성된 방폭 하우징, 상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 흡입구를 통해 흡입되어 감지되는 수소의 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 이산화티타늄 기반의 수소 센서, 상기 수소 센서가 출력하는 전기신호를 처리하여 수소농도신호를 생성하는 신호 처리부 및 상기 신호 처리부에 의해 생성된 수소농도신호를 상기 수소 감지기의 아이디에 매핑한 정보인 수소감지정보를 무선 전송하는 무선 통신부 및 상기 수소감지정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템이 제공되는 효과가 있다.
본 발명은 방폭 기능과 통신 기능이 구비된 수소 감지기, 상기 수소 감지기가 출력하는 수소감지정보를 중계하는 중계기 및 상기 중계기를 통하여 상기 수소 감지기로부터 상기 수소감지정보를 전송받아 관리하는 관리 서버를 포함하고, 상기 수소 감지기는 3방향 이상의 흡입구가 형성된 방폭 하우징, 상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 흡입구를 통해 흡입되어 감지되는 수소의 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 이산화티타늄 기반의 수소 센서, 상기 수소 센서가 출력하는 전기신호를 처리하여 수소농도신호를 생성하는 신호 처리부 및 상기 신호 처리부에 의해 생성된 수소농도신호를 상기 수소 감지기의 아이디에 매핑한 정보인 수소감지정보를 무선 전송하는 무선 통신부 및 상기 수소감지정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템이 제공되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 관한 것이다.
최근 수소경제 활성화에 따라 수소자동차, 수소충전소, 수소 연료전지 발전소 등 수소산업이 매우 급속하게 발전하고 있으며, 이와 동시에 폭발성이 강한 수소의 누출 여부를 정밀하게 감시하고 관리하는 기술이 중요해지고 있다.
이와 관련한 주요 요소기술인 종래의 수소센서는 접촉연소식 방식으로 제작하여 백금 촉매를 사용하기 때문에, 센서의 감도가 약하고 고가의 귀금속 촉매로 인하여 센서의 가격이 높아지는 문제점이 있다.
또한 산화주석(SnO2)기반의 팔라듐 촉매를 사용하는 종래의 수소센서는 저농도 검출범위가 좁고, 조기검출이 어려우며, 내구성이 약하여 수명이 짧다는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 수소 센서가 내장된 수소 감지기를 자석을 이용하여 수소 누출 여부를 감지하는 장소에 존재하는 금속 구조물과 착탈 가능하게 구성하여 감지 동작시에는 수소 감지기를 안정감있게 고정하고, 감지 동작이 완료된 이후에는 수소 감지기를 타 장소로 간편하게 이동시킬 수 있도록 하는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 수소 센서가 내장된 수소 감지기가 내압방폭구조를 갖도록 함으로써, 방폭구역에서 수소 감지 환경의 안전성을 증대시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 수소 감지 상황을 실시간 모니터링하여 관리 담당자 등에게 전파함으로써, 수소 누출과 관련한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템은 방폭 기능과 통신 기능이 구비된 수소 감지기, 상기 수소 감지기가 출력하는 수소감지정보를 중계하는 중계기 및 상기 중계기를 통하여 상기 수소 감지기로부터 상기 수소감지정보를 전송받아 관리하는 관리 서버를 포함하고, 상기 수소 감지기는 3방향 이상의 흡입구가 형성된 방폭 하우징, 상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 흡입구를 통해 흡입되어 감지되는 수소의 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 이산화티타늄 기반의 수소 센서, 상기 수소 센서가 출력하는 전기신호를 처리하여 수소농도신호를 생성하는 신호 처리부 및 상기 신호 처리부에 의해 생성된 수소농도신호를 상기 수소 감지기의 아이디에 매핑한 정보인 수소감지정보를 무선 전송하는 무선 통신부 및 상기 수소감지정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 있어서, 상기 수소 감지기는 상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 방폭 하우징 주변의 공기를 강제 흡입하여 상기 수소 센서로 배출하는 흡입 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 있어서, 상기 수소 감지기는 상기 방폭 하우징의 외주면에 결합되어 있으며 외부의 금속 구조물과 착탈 가능하게 결합되는 자석부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 있어서, 상기 수소 센서는 기판, 상기 기판의 일면 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 센서 전극부, 상기 센서 전극부 사이의 절연층 상에 형성된 산화알루미나층 및 상기 센서 전극부와 전기적으로 연결되도록 상기 산화알루미나층 상에 형성되어 있으며 주물질인 이산화티타늄과 촉매물질인 코발트와 크롬을 포함하는 감지물질층 및 상기 기판의 타면 상에 형성된 히터 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 있어서, 상기 감지물질층의 전체 중량을 기준으로, 상기 이산화티타늄은 70중량% 이상 90중량% 이하이고, 상기 코발트는 5중량% 이상 15중량% 이하이고, 상기 크롬은 5중량% 이상 15중량% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템에 있어서, 상기 관리 서버는 상기 수소 감지기로부터 전송받은 수소감지정보에 포함된 수소농도신호가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 수소감지정보에 포함된 수소 감지기의 아이디를 관리정보 테이블과 비교하여 담당자 단말을 추출하고, 추출된 담당자 단말로 상기 수소 감지기의 아이디와 설치위치정보 및 상기 수소농도신호를 포함하는 위급상황발생정보를 실시간 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 수소 센서가 내장된 수소 감지기를 자석을 이용하여 수소 누출 여부를 감지하는 장소에 존재하는 금속 구조물과 착탈 가능하게 구성하여 감지 동작시에는 수소 감지기를 안정감있게 고정하고, 감지 동작이 완료된 이후에는 수소 감지기를 타 장소로 간편하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수소 센서가 내장된 수소 감지기가 내압방폭구조를 갖도록 함으로써, 방폭구역에서 수소 감지 환경의 안전성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수소 감지 상황을 실시간 모니터링하여 관리 담당자 등에게 전파함으로써, 수소 누출과 관련한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 수소 감지기의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 이산화티타늄 기반의 수소 센서의 예시적인 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 A1-A2 방향의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 수소 감지기의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 이산화티타늄 기반의 수소 센서의 예시적인 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 A1-A2 방향의 단면도이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 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 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)를 이용한 수소 감지 시스템(1)을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 수소 감지기(10)의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)의 예시적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 A1-A2 방향의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)를 이용한 수소 감지 시스템(1)은 수소 감지기(10), 중계기(20) 및 관리 서버(30)를 포함한다.
이하의 설명에서, 관리 서버(30)가 수소 감지기(10)와 담당자 단말(40) 간의 통신을 매개하는 경우를 기준으로 실시 예를 설명하지만, 이에 한정되지는 않으며, 수소 감지기(10)와 담당자 단말(40) 간의 통신은 사물통신 방식으로 수행될 수도 있다. 사물통신 방식의 경우, 수소 감지기(10)와 담당자 단말(40)은 중계기(20)를 통하여 관리 서버(30) 없이 직접 수행될 수 있다.
수소 감지기(10)에는 방폭 기능과 통신 기능이 구비되어 있으며, 그 내부에는 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)가 내장되어 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 이러한 수소 감지기(10)는 방폭 하우징(100), 흡입 펌프(300), 수소 센서(400), 신호 처리부(500), 무선 통신부(600), 자석부(700) 및 디스플레이부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.
방폭 하우징(100)은 수소 감지기(10)의 구성요소들 중에서 적어도 흡입 펌프(300), 수소 센서(400)를 내장하는 구성요소이며, 그 내부에서 발생할 수도 있는 수소 폭발로 인한 화염이 외부로 유출되는 것을 방지하는 방폭 기능도 아울러 수행한다.
예를 들어, 방폭 하우징(100)의 내부가 비어있는 원통 형상을 가지도록 구성될 수 있으나, 방폭 하우징(100)의 형상이 이에 한정되지는 않는다.
이러한 방폭 하우징(100)에는 외부의 공기가 흡입되는 통로를 제공하는 3방향 이상의 흡입구(200)가 형성되어 있다.
흡입 펌프(300)는 방폭 하우징(100)의 내부에 설치되어 있으며 방폭 하우징(100) 주변의 공기를 강제 흡입하여 수소 센서(400)로 배출하는 기능을 수행한다.
이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)는 방폭 하우징(100)의 내부에 설치되어 있으며 흡입 펌프(300)에 의해 흡입구(200)를 통해 강제 흡입되는 공기에 포함된 수소를 감지하며, 감지된 수소의 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 구성요소이다.
도 3 및 도 4의 예시를 참조하면, 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)는 기판(410), 절연층(420), 센서 전극부(431, 432), 산화알루미나층(440), 감지물질층(450) 및 히터 전극부(461, 462)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(410)은 수소 센서(400)의 구성요소들이 형성되는 베이스의 기능을 수행하며, 예를 들어, 실리콘 재질을 갖도록 구성될 수 있다.
절연층(420)은 기판(410)의 양면 중에서 일면 상에 형성되어 절연 기능을 수행하며, 예를 들어, 실리콘 산화물 재질을 갖도록 구성될 수 있다. 물론 기판(410)과 절연층(420)의 재질이 이에 한정되지는 않는다.
센서 전극부(431, 432)는 절연층(420) 상에 형성되어 있으며 수소를 감지하는 감지물질층(450)에 전기적으로 연결되어 수소 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 이러한 센서 전극부(431, 432)는 절연층(420)의 양측 가장자리에 설치된 한 쌍의 전극과 이 한 쌍의 전극 각각에서 연장되는 스트라이프 형상의 금속층으로 구성될 수 있다.
산화알루미나층(440)은 센서 전극부(431, 432) 사이의 절연층(420) 상에 형성되어 있으며, 수소 센서(400)의 감도를 높이고 감지물질층(450)을 지지하는 기능을 수행한다.
감지물질층(450)은 센서 전극부(431, 432)와 전기적으로 연결되도록 산화알루미나층(440) 상에 형성되어 있으며 주물질인 이산화티타늄과 촉매물질인 코발트와 크롬을 포함하도록 구성된다.
예를 들어, 감지물질층(450)의 전체 중량을 기준으로, 이산화티타늄은 70중량% 이상 90중량% 이하이고, 코발트는 5중량% 이상 15중량% 이하이고, 크롬은 5중량% 이상 15중량% 이하가 되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서(400)를 획득할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 감지물질층(450)이 센서 전극부(431, 432)와 전기적으로 연결되는 조건을 충족시키는 범위 내에서, 감지물질층(450)의 면적은 산화알루미나층(440)의 면적보다 작도록 구성될 수 있다. 감지물질층(450)의 면적을 이와 같이 구성하면 고가인 감지물질층(450)의 재료가 불필요하게 낭비되는 것을 방지하여 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
히터 전극부(461, 462)는 기판(410)의 타면 상에 형성되어 있으며, 도시하지 않은 전원을 공급받아 저항열을 발생시켜 감지물질층(450)의 산화반응을 촉진시켜 수소 센서(400)의 감도를 높이는 기능을 수행한다.
신호 처리부(500)는 수소 센서(400)가 출력하는 전기신호를 처리하여 수소농도신호를 생성하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 이러한 신호 처리부(500)는 증폭 회로, 잡음 필터링 회로 등의 조합으로 구성될 수 있다.
무선 통신부(600)는 신호 처리부(500)에 의해 생성된 수소농도신호를 수소 감지기(10)의 아이디에 매핑한 정보인 수소감지정보를 중계기(20)를 통하여 원격지의 관리 서버(30)로 무선 전송하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 신호 처리부(500)와 무선 통신부(600)는 방폭 하우징(100)의 내부 또는 외부에 설치되도록 구성될 수 있다.
자석부(700)는 방폭 하우징(100)의 외주면에 결합되어 있으며 외부의 금속 구조물과 착탈 가능하게 결합되는 구성요소이다.
디스플레이부(800)는 다수의 수소감지기(10)의 신호 처리부(500)와 무선 통신부(600)를 통한 수소감지정보를 수신하고 해독하여 표시하는 기능을 수행한다.
이와 같이, 수소 센서(400)가 내장된 수소 감지기(10)를 자석부(700)를 이용하여 수소 누출 여부를 감지하는 장소에 존재하는 금속 구조물과 착탈 가능하게 구성하여 감지 동작시에는 수소 감지기(10)를 안정감있게 고정하고, 감지 동작이 완료된 이후에는 수소 감지기(10)를 타 장소로 간편하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
중계기(20)는 상기 수소 감지기(10)가 출력하는 수소감지정보를 중계하는 기능을 수행한다.
관리 서버(30)는 중계기(20)를 통하여 수소 감지기(10)로부터 수소감지정보를 전송받아 저장 및 관리하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 관리 서버(30)는 수소 감지기(10)로부터 전송받은 수소감지정보에 포함된 수소농도신호가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 수소감지정보에 포함된 수소 감지기(10)의 아이디를 관리정보 테이블과 비교하여 담당자 단말(40)을 추출하고, 추출된 담당자 단말(40)로 수소 감지기(10)의 아이디와 설치위치정보 및 수소농도신호를 포함하는 위급상황발생정보를 실시간 전송하도록 구성될 수 있다.
또한, 예를 들어, 담당자 단말(40)은 통신 기능과 연산 기능이 구비된 다양한 스마트 기기일 수 있으며, 이러한 담당자가 소지하는 스마트 기기는 관리 서버(30) 또는 수소 감지기(10)로부터 전송받은 수소농도신호, 수소감지정보, 위급상황발생정보 등의 다양한 정보를 화면에 실시간으로 팝업하도록 구성될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이산화티타늄의 고강도, 고반응의 물성을 이용하여 센서의 기저대역을 형성하고, 코발트 촉매를 사용하여 넓은 반응범위의 측정을 가능하게 하고, 크롬 촉매의 공기와 습기에 강한 내구성을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있는 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템이 제공되는 효과가 있다.
또한, 수소 센서가 내장된 수소 감지기를 자석을 이용하여 수소 누출 여부를 감지하는 장소에 존재하는 금속 구조물과 착탈 가능하게 구성하여 감지 동작시에는 수소 감지기를 안정감있게 고정하고, 감지 동작이 완료된 이후에는 수소 감지기를 타 장소로 간편하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수소 센서가 내장된 수소 감지기가 내압방폭구조를 갖도록 함으로써, 수소 감지 환경의 안전성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수소 감지 상황을 실시간 모니터링하여 관리 담당자 등에게 전파함으로써, 수소 누출과 관련한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
1: 수소 감지 시스템
10: 수소 감지기
20: 중계기
30: 관리 서버
40: 담당자 단말
100: 방폭 하우징
200: 흡입구
300: 흡입 펌프
400: 수소 센서
410: 기판
420: 절연층
431, 432: 센서 전극부
440: 산화알루미나층
450: 감지물질층
461, 462: 히터 전극부
500: 신호 처리부
600: 무선 통신부
700: 자석부
800: 디스플레이부
10: 수소 감지기
20: 중계기
30: 관리 서버
40: 담당자 단말
100: 방폭 하우징
200: 흡입구
300: 흡입 펌프
400: 수소 센서
410: 기판
420: 절연층
431, 432: 센서 전극부
440: 산화알루미나층
450: 감지물질층
461, 462: 히터 전극부
500: 신호 처리부
600: 무선 통신부
700: 자석부
800: 디스플레이부
Claims (6)
- 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템으로서,
방폭 기능과 통신 기능이 구비된 수소 감지기;
상기 수소 감지기가 출력하는 수소감지정보를 중계하는 중계기; 및
상기 중계기를 통하여 상기 수소 감지기로부터 상기 수소감지정보를 전송받아 관리하는 관리 서버를 포함하고,
상기 수소 감지기는,
흡입구가 형성된 방폭 하우징;
상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 흡입구를 통해 흡입되어 감지되는 수소의 농도에 대응하는 전기신호를 출력하는 이산화티타늄 기반의 수소 센서;
상기 수소 센서가 출력하는 전기신호를 처리하여 수소농도신호를 생성하는 신호 처리부;
상기 신호 처리부에 의해 생성된 수소농도신호를 상기 수소 감지기의 아이디에 매핑한 정보인 수소감지정보를 무선 전송하는 무선 통신부;
상기 수소감지정보를 표시하는 디스플레이부;
상기 방폭 하우징의 내부에 설치되어 있으며 상기 방폭 하우징 주변의 공기를 강제 흡입하여 상기 수소 센서로 배출하는 흡입 펌프; 및
상기 방폭 하우징의 외주면에 결합되어 있으며 외부의 금속 구조물과 착탈 가능하게 결합되는 자석부를 포함하고,
상기 관리 서버는,
상기 수소 감지기로부터 전송받은 수소감지정보에 포함된 수소농도신호가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 수소감지정보에 포함된 수소 감지기의 아이디를 관리정보 테이블과 비교하여 담당자 단말을 추출하고, 추출된 담당자 단말로 상기 수소 감지기의 아이디와 설치위치정보 및 상기 수소농도신호를 포함하는 위급상황발생정보를 실시간 전송하는, 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 수소 센서는,
기판;
상기 기판의 일면 상에 형성된 절연층;
상기 절연층 상에 형성된 센서 전극부;
상기 센서 전극부 사이의 절연층 상에 형성된 산화알루미나층; 및
상기 센서 전극부와 전기적으로 연결되도록 상기 산화알루미나층 상에 형성되어 있으며 주물질인 이산화티타늄과 촉매물질인 코발트와 크롬을 포함하는 감지물질층; 및
상기 기판의 타면 상에 형성된 히터 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 감지물질층의 전체 중량을 기준으로,
상기 이산화티타늄은 70중량% 이상 90중량% 이하이고,
상기 코발트는 5중량% 이상 15중량% 이하이고,
상기 크롬은 5중량% 이상 15중량% 이하인 것을 특징으로 하는, 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템.
- 삭제
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| KR1020200166438A KR102545999B1 (ko) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템 |
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|---|---|
| KR20220077469A KR20220077469A (ko) | 2022-06-09 |
| KR102545999B1 true KR102545999B1 (ko) | 2023-06-22 |
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ID=81985966
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200166438A KR102545999B1 (ko) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 이산화티타늄 기반의 수소 센서를 이용한 수소 감지 시스템 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162365A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素ガス検知センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4115482B2 (ja) | 2005-02-22 | 2008-07-09 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| KR101916822B1 (ko) * | 2016-11-28 | 2019-01-30 | (주)대한엔지니어링 | 수소가스 폭발 방지기능이 구비된 해상용 부의 관리 시스템 |
-
2020
- 2020-12-02 KR KR1020200166438A patent/KR102545999B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006162365A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素ガス検知センサ |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Aleksei V. Almaev et al., Superlattices and Microstructures, Vol.139, 2020, pp. 1-12.* |
| Ludmila P. Oleksenko et al., Sensors and Actuators B, Vol.174, 2012, pp. 39-44.* |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220077469A (ko) | 2022-06-09 |
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