KR102577385B1 - 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치 - Google Patents
캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 대기 중의 공기에 비해 산소의 비율이 상대적으로 증가된 캐리어가스를 생산하여 총유기탄소 분석장치에서 산화효율을 향상시키기 위한 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치에 관한 것이다.
이를 위해, 캐리어가스 생산장치는 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축모듈과, 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별모듈과, 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수모듈을 포함한다.
이를 위해, 캐리어가스 생산장치는 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축모듈과, 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별모듈과, 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수모듈을 포함한다.
Description
본 발명은 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대기 중의 공기에 비해 산소의 비율이 상대적으로 증가된 캐리어가스를 생산하여 총유기탄소 분석장치에서 산화효율을 향상시키기 위한 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치에 관한 것이다.
총유기탄소(TOC, total organic carbon), 화학적 산소요구량(COD, chemical oxygen demand) 및 생화학적 산소요구량(BOD, biological oxygen demand) 등은 모두 유기물에 의한 수질오염을 판단할 수 있는 항목들이다. 총유기탄소, 화학적 산소요구량, 생화학적 산소요구량은 각각 시험 조건이나 산화율이 다르기 때문에 적용항목이나 적용기준이 다르다.
여기서, 총유기탄소는 수중에 존재하는 유기탄소를 이산화탄소로 산화시켜 정량하는 방법이다. 따라서, 일반적인 총유기탄소 분석기는 크게 두 단계를 거쳐 측정이 이루어진다. 첫 번째 단계는 시료 속에 모든 유기탄소를 이산화탄소로 산화하는 과정이고, 두 번째 단계는 유기탄소의 산화로 생성된 이산화탄소를 전도도나 비분산 적외선((NDIR, non-dispersive infrared) 분광법(spectroscopy) 등 기타 방법을 이용하여 정량하는 과정이다.
이때, 시료 속에 모든 유기탄소를 이산화탄소로 산화하는 과정은 자외선과 산화제법을 이용한 방법, 산화제와 가열법을 이용한 방법, 고온연소 산화법, 자외선을 이용한 방법 등을 적용할 수 있다. 이러한 방법들 중 고온연소 산화법은 산화효율이 우수하고 입자형태의 시료와 고농도의 유기 폐수를 분석할 수 있기 때문에 많이 이용된다. 고온연소 산화법은 산화코발트. 백금, 크롬산바륨 등의 산화성 촉매로 충전된 550℃ 이상의 고온 반응기에서 연소시켜 시료 중의 탄소를 이산화탄소로 전환하여 검출기로 측정하는 방법이다.
하지만, 종래의 고온연소 산화법에 사용되는 캐리어가스는 시판되는 질소-산소 혼합 고압가스, 산소 고압가스 등을 사용하거나 공기를 압축하여 불순물을 제거하고 사용하는 것이 일반적이다. 이중 불순물을 제거하고 사용하는 방법에서 대기 중의 공기를 연소로에서 산화시킨 다음 이산화탄소 흡수제로 이산화탄소를 제거하여 사용하였으므로, 이산화탄소 흡수제의 수명이 급격히 짧아지는 문제점을 내포하고 있다. 특히, 유기탄소의 농도가 높은 대기를 사용하는 경우에는 공기가 연소로에서 산화하면서 다량의 이산화탄소가 발생되므로, 이산화탄소 흡수제의 수명은 더욱 짧아지게 된다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대기 중의 공기에 비해 산소의 비율이 증가된 캐리어가스를 생산하여 총유기탄소 분석장치에서 산화효율을 향상시키기 위한 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치는 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축모듈; 상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별모듈; 및 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수모듈;을 포함한다.
본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치는 상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공하는 사전선별모듈; 상기 압축공기를 연소시켜 상기 압축공기에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되어 연소가스를 제공하는 가스산화모듈; 상기 캐리어가스의 습도를 조절하는 가습모듈; 및 상기 압축공기에서 방해물질을 제거하는 방해제거모듈; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
여기서, 상기 사전선별모듈은, 중공의 관 형상을 나타내는 사전선별바디부; 상기 사전선별바디부의 일측 개구부에 결합되고, 상기 압축공기가 수용되는 사전주입챔버부; 상기 사전선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 상기 질소가 수용되는 사전배출챔버부; 상기 사전선별바디부에 내장되어 상기 압축공기의 이동경로를 형성하되, 상기 압축공기에 포함된 상기 질소는 상기 사전배출챔버부로 이동되고, 상기 사전선별가스는 투과하는 사전가스분리부; 상기 사전가스분리부의 일측이 상기 사전주입챔버부의 내부로 노출되도록 상기 사전선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전주입지지부; 및 상기 사전가스분리부의 타측이 상기 사전배출챔버부의 내부로 노출되도록 상기 사전선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전배출지지부;를 포함한다.
여기서, 상기 사전가스분리부는, 중공의 관 형상을 나타내고, PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 이루어진다.
여기서, 상기 가스산화모듈은, 상기 압축공기가 통과하는 경로를 형성하는 가스산화관부; 상기 가스산화관부에 내장되는 가스촉매부; 및 상기 압축공기의 연소를 위해 상기 가스산화관부를 가열하는 가스산화로부;를 포함한다.
여기서, 상기 방해제거모듈은, 상기 압축공기를 냉각시키는 방해냉각모듈; 상기 압축공기에서 수분을 제거하는 방해수분제거모듈; 상기 압축공기에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크러버; 및 상기 압축공기에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터모듈; 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
여기서, 상기 가스산화모듈은, 캐리어가스와 함께 시료를 연소하기 위한 시료산화모듈;로 치환된다.
여기서, 상기 흡수선별모듈은, 중공의 관 형상을 나타내는 흡수선별바디부; 상기 흡수선별바디부의 일측 개구부에 결합되고, 상기 압축공기가 수용되는 흡수주입챔버부; 상기 흡수선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 상기 흡수선별가스가 수용되는 흡수배출챔버부; 상기 흡수선별바디부에 내장되어 상기 압축공기의 이동경로를 형성하되, 상기 흡수선별가스는 상기 흡수배출챔버부로 이동되고, 상기 압축공기에 포함된 이산화탄소는 투과하는 흡수가스분리부; 상기 흡수가스분리부의 일측이 상기 흡수주입챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수주입지지부; 및 상기 흡수가스분리부의 타측이 상기 흡수배출챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수배출지지부;를 포함한다.
본 발명에 따른 캐리어가스 생산방법은 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축단계; 상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별단계; 및 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 캐리어가스 생산방법은 상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공하는 사전선별단계; 상기 압축공기를 연소시켜 상기 압축공기에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되어 연소가스를 제공하는 연소단계; 상기 캐리어가스의 습도를 조절하는 가습단계; 및 상기 압축공기에서 방해물질을 제거하는 방해제거단계; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
여기서, 상기 방해제거단계는, 상기 압축공기를 냉각시키는 방해냉각단계; 상기 압축공기에서 수분을 제거하는 방해수분제거단계; 상기 압축공기에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크럽단계; 및 상기 압축공기에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터링단계; 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 총유기탄소 분석장치는 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브; 상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프; 상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈; 상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈; 및 상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부;를 포함하고, 상기 가스생산부는, 본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치;를 포함한다.
여기서, 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 사이에 배치되고, 상기 연소시료가스에서 방해물질을 제거하는 물질제거모듈;을 더 포함한다.
본 발명에 따른 총유기탄소 분석장치는 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브; 상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프; 상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 공급되는 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈; 상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈; 본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치를 포함하되, 상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부; 상기 압축공기의 배출경로가 접속되는 압축공기포트와 상기 다수의 분배포트 중 제1포트가 접속되는 시료전달포트와 상기 시료산화모듈이 접속되는 공급포트를 포함하되, 상기 압축공기포트와 상기 시료전달포트 중 어느 하나가 상기 공급포트에 접속되는 상태를 제어하는 제1선택밸브; 및 상기 시료산화모듈이 접속되는 배출포트와 상기 검출모듈이 접속되는 검출포트와 상기 흡수선별모듈이 접속되는 선별포트를 포함하되, 상기 선별포트와 상기 검출포트 중 어느 하나가 상기 배출포트에 접속되는 상태를 제어하는 제2선택밸브;를 포함하고, 상기 가스산화모듈은, 상기 제1선택밸브와 상기 제2선택밸브의 제어에 따라 상기 시료산화모듈로 치환된다.
본 발명에 따른 총유기탄소 분석장치는 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브; 상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프; 상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 공급되는 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈; 상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈; 본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치를 포함하되, 상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부; 상기 압축공기의 이동경로가 접속되는 압축공기포트와 상기 다수의 분배포트 중 제1포트가 접속되는 시료전달포트와 상기 시료산화모듈이 접속되는 공급포트를 포함하되, 상기 압축공기포트와 상기 시료전달포트 중 어느 하나가 상기 공급포트에 접속되는 상태를 제어하는 제1선택밸브; 및 상기 시료산화모듈이 접속되는 배출포트와 상기 검출모듈이 접속되는 검출포트와 상기 흡수선별모듈이 접속되는 선별포트를 포함하되, 상기 선별포트와 상기 검출포트 중 어느 하나가 상기 배출포트에 접속되는 상태를 제어하는 제2선택밸브;를 포함하고, 상기 가스산화모듈은, 상기 제1선택밸브와 상기 제2선택밸브의 제어에 따라 상기 시료산화모듈로 치환되며, 상기 방해제거모듈은, 상기 시료산화모듈과 상기 제2선택밸브 사이에 배치되고, 상기 시료산화모듈이 제공하는 상기 연소가스와 상기 연소시료가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거한다.
본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치에 따르면, 대기 중의 공기에 비해 산소의 비율이 증가된 캐리어가스를 생산하여 총유기탄소 분석장치에서 산화효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 석유화학 산업단지 등과 같이 대기 중에 탄화수소 등과 같은 유기탄소 성분의 농도가 높은 지역의 공기를 사용하는 경우, 흡수모듈의 수명이 급격히 짧아지는 것을 방지하고, 흡수모듈의 수명을 상대적으로 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 압축모듈로 공기를 압축시키므로, 캐리어가스 생산장치에서 공기의 이동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 압축공기 또는 연소가스가 흡수선별모듈을 통과하므로, 압축공기 또는 연소가스에서 가스별 투과 특성에 따라 이산화탄소를 분리하여 배출시킬 수 있고, 흡수선별가스에서 이산화탄소의 비율을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 흡수모듈에서는 이산화탄소가 흡착되는 흡수구성품을 교체하거나 흡수구성품에서 이산화탄소를 탈리시키는 별도의 공정이 필요하지만, 흡수선별모듈에서는 이산화탄소를 분리시키는 분리구성품을 반영구적으로 사용할 수 있고, 흡수선별모듈과 흡수모듈의 유지보수를 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 공기가 흡수선별모듈을 통과함에 따라 공기에 비해 이산화탄소의 비율이 현저히 감소된 흡수선별가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 흡수선별모듈의 세부 구성을 통해 분리구성품인 흡수가스분리부를 반영구적으로 사용 가능하고, 압축공기 또는 연소가스에서 이산화탄소를 간편하게 분리하여 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 흡수선별가스가 흡수모듈을 통과하므로, 흡수선별가스에서 이산화탄소를 완전히 제거할 수 있고, 이산화탄소가 제거된 고순도의 캐리어가스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 흡수모듈에 의해 공기에 포함된 이산화탄소가 완전히 제거되므로, 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율이 증가된 캐리어가스를 제공할 수 있다. 특히, 공기가 흡수모듈을 통과하기에 앞서 흡수선별모듈을 통과하므로, 흡수선별모듈을 통해 공기에 포함된 이산화탄소를 현저히 감소시킬 수 있고, 흡수모듈의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 흡수모듈의 세부 구성을 통해 흡수구성품인 흡착제의 교체를 간편하게 하거나, 흡착제에서 이산화탄소를 간편하게 탈리시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 공기가 사전선별모듈을 통과함에 따라 공기에 비해 질소의 비율이 현저히 감소된 사전선별가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 사전선별모듈의 세부 구성을 통해 분리구성품인 사전가스분리부를 반영구적으로 사용 가능하고, 압축공기에서 질소를 간편하게 분리하여 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 공기가 가스산화모듈 또는 시료산화모듈을 포함하는 연소모듈을 통과함에 따라 공기에 비해 유기탄소, 질소, 이산화탄소가 제거된 연소가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가스산화모듈의 세부 구성을 통해 압축가스의 이동을 원활하게 하고, 압축가스에 포함된 유기탄소를 간편하게 연소시키며, 유기탄소를 간편하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 시료산화모듈의 세부 구성을 통해 압축가스 또는 시료의 이동을 원활하게 하고, 압축가스 또는 시료에 포함된 유기탄소를 간편하게 연소시키며, 유기탄소를 간편하게 제거하고, 유기탄소의 연소에 의한 이산화탄소 생성을 명확하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 캐리어가스가 가습모듈을 통과함에 따라 캐리어가스의 습도를 조절하므로, 캐리어가스가 시료산화모듈에 공급될 때, 촉매와 더불어 시료의 산화 반응을 촉진시켜 시료의 완전 연소를 유도하고, 시료의 연소에 대응하여 이산화탄소가 안정되게 발생되도록 한다.
또한, 본 발명은 압축공기 또는 연소가스가 방해제거모듈을 통과함에 따라 정제가스로 캐리어가스를 생산하므로, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 수분, 할로겐 성분, 이물질 입자 중 적어도 어느 하나를 간편하게 제거하고, 캐리어가스의 순도를 높일 수 있다. 또한, 시료산화모듈에서 시료를 연소시킬 때, 캐리어가스에 포함된 방해물질에 의한 오류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 방해제거모듈의 세부 구성으로 방해냉각모듈을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스를 냉각시킬 수 있고, 흡수선별모듈에서 열에 의한 이산화탄소의 선별 능력이 저하되는 것을 방지하며, 흡수선별모듈에서 이산화탄소가 안정되게 분리 선별되어 배출되도록 한다.
또한, 본 발명은 방해제거모듈의 세부 구성으로 방해수분제거모듈을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에서 수분을 제거할 수 있고, 흡수선별모듈에서 수분에 의한 이산화탄소의 선별 능력이 저하되는 것을 방지하며, 흡수선별모듈에서 이산화탄소가 안정되게 분리 선별되어 배출되도록 한다.
또한, 본 발명은 방해제거모듈의 세부 구성으로 방해스크러버를 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에서 할로겐 성분을 제거할 수 있고, 할로겐 성분이 시료의 연소에 영향을 미치지 못하도록 한다.
또한, 본 발명은 방해제거모듈의 세부 구성으로 방해필터모듈을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이물질 입자를 제거할 수 있고, 생산되는 캐리어가스의 순도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 연소시료가스가 물질제거모듈을 통과함에 따라 연소시료가스에 포함된 수분, 할로겐 성분, 이물질 입자 중 적어도 어느 하나를 간편하게 제거하고, 검출모듈에 전달되는 연소시료가스의 순도를 향상시키며, 검출모듈에서 이산화탄소의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 물질제거모듈의 세부 구성으로 물질냉각모듈을 포함함에 따라 연소시료가스를 냉각시킬 수 있고, 검출모듈에서 열에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 본 발명은 물질제거모듈의 세부 구성으로 물질수분제거모듈을 포함함에 따라 연소시료가스에서 수분을 제거할 수 있고, 검출모듈에서 수분에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 본 발명은 물질제거모듈의 세부 구성으로 물질스크러버를 포함함에 따라 연소시료가스에서 할로겐 성분을 제거할 수 있고, 검출모듈에서 할로겐 성분에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 본 발명은 물질제거모듈의 세부 구성으로 물질필터모듈을 포함함에 따라 연소시료가스에 포함된 이물질 입자를 제거할 수 있고, 검출모듈에서 이물질 입자에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 본 발명은 제1선택밸브와 제2선택밸브를 포함하면서 가스산화모듈이 시료산화모듈로 치환되므로, 시료와 압축공기 중 어느 하나를 선택하여 시료산화모듈에 안정되게 전달할 수 있고, 캐리어가스 생산장치에서 가스산화모듈을 생략하거나 총유기탄소 분석장치에서 시료산화모듈을 생략할 수 있으므로 전체 장치를 컴팩트하게 하며, 장치의 운용을 간소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 제1선택밸브와 제2선택밸브를 포함하면서 방해제거모듈이 물질제거모듈로 치환되므로, 연소가스와 연소시료가스 중 어느 하나를 선택하여 방해물질을 간편하게 제거할 수 있고, 캐리어가스 생산장치에서 방해제거모듈을 생략하거나 총유기탄소 분석장치에서 물질제거모듈을 생략할 수 있으므로, 전체 장치를 컴팩트하게 하며, 장치의 운용을 간소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 적용되는 선별모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 적용되는 선별모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
지금부터는 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 공급되는 캐리어가스를 생산한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치는 압축모듈(10)과, 흡수선별모듈(40)과, 흡수모듈(50)을 포함하고, 사전선별모듈(20)과 가스산화모듈(30)과 가습모듈(60)과 방해제거모듈(70) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
압축모듈(10)은 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공한다. 압축모듈(10)은 공기를 압축하여 배출할 수 있으면 충분하다. 대기 중의 공기에는 질소와, 산소와, 이산화탄소가 포함되고, 탄화수소 등과 같은 유기탄소 성분이 더 포함될 수 있다. 압축공기는 사전선별모듈(20) 또는 가스산화모듈(30) 또는 방해제거모듈(70) 또는 흡수선별모듈(40)로 전달된다.
사전선별모듈(20)은 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공한다.
사전선별모듈(20)은 중공의 관 형상을 나타내는 사전선별바디부(21)와, 사전선별바디부(21)의 일측 개구부에 결합되고 압축공기가 수용되는 사전주입챔버부(22)와, 사전선별바디부(21)의 타측 개구부에 결합되고 질소가 수용되는 사전배출챔버부(23)와, 사전선별바디부(21)에 내장되어 압축공기의 이동경로를 형성하되 압축공기에 포함된 질소는 사전배출챔버부(23)로 이동되고 사전선별가스는 투과하는 사전가스분리부(24)와, 사전가스분리부(24)의 일측이 사전주입챔버부(22)의 내부로 노출되도록 사전선별바디부(21)의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전주입지지부(25)와, 사전가스분리부(24)의 타측이 사전배출챔버부(23)의 내부로 노출되도록 사전선별바디부(21)의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전배출지지부(26)를 포함할 수 있다.
사전선별바디부(21)는 형상에 대응하여 적어도 사전가스분리부(24)를 내장하기 위한 사전수용공간(211)이 형성되고, 양단부가 개구된다. 사전선별바디부(21)에는 사전수용공간(211)의 기체가 배출되는 사전투과배출부(212)가 구비된다.
사전주입챔버부(22)에는 압축공기가 수용되고, 사전수용공간(211)과 연통되는 사전주입버퍼공간(221)이 형성된다. 사전주입챔버부(22)에는 압축공기가 주입되는 사전공기주입부(222)가 구비된다. 사전주입버퍼공간(221)에는 사전주입분산부(223)가 구비되어 압축공기를 각각의 사전가스분리부(24)로 분산시킬 수 있다.
사전배출챔버부(23)에는 질소가 수용되고, 사전수용공간(211)과 연통되는 사전배출버퍼공간(231)이 형성된다. 사전배출챔버부(23)에는 질소가 배출되는 사전공기배출부(232)가 구비된다. 사전배출버퍼공간(231)에는 사전배출포집부(233)가 구비되어 질소를 사전공기배출부(232)로 유도할 수 있다.
사전가스분리부(24)는 다수 개가 상호 이격되어 사전수용공간(211)에 배치된다. 사전가스분리부(24)는 중공의 관 형상을 나타내고, PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 이루어진다. 좀더 자세하게, 사전가스분리부(24)는 압축공기가 이동되는 경로를 형성하는 사전가스경로부(241)와, 사전가스경로부(241)를 감싸는 PDMS 재질로 이루어진 사전투과관부(242)를 포함할 수 있다.
여기서, PDMS에 대한 가스별 투과 특성을 살펴보면, 질소의 투과성 계수는 280 배리어를 나타내고, 산소의 투과성 계수는 600 배리어를 나타내며, 이산화탄소의 투과성 계수는 3250 배리어를 나타낸다. 사전투과관부(242)는 PDMS 재질 이외에도 공지된 다양한 형태의 재질을 통해 가스별 투과 특성을 나타낼 수 있다.
그러면, 사전투과관부(242)의 투과성 계수는 280 배리어보다 크고 600 배리어보다 작은 배리어를 나타내므로, 압축공기에 포함된 질소는 사전투과관부(242)를 통과하여 사전배출버퍼공간(231)으로 이동되고, 압축공기에 포함된 산소와 이산화탄소는 투과되어 사전수용공간(211)으로 이동된다. 여기서, 압축공기에 포함된 질소의 일부는 사전투과관부(242)를 투과하여 사전수용공간(211)으로 이동될 수 있다.
사전주입지지부(25)는 사전수용공간(211)과 사전주입버퍼공간(221)을 구획하여 분리시킨다. 사전주입지지부(25)에는 사전가스분리부(24)에 대응하여 사전주입홀부(251)가 관통 형성되므로, 사전가스경로부(241)가 사전주입버퍼공간(221)으로 노출되도록 사전가스분리부(24)의 일단부가 결합된다.
사전배출지지부(26)는 사전수용공간(211)과 사전배출버퍼공간(231)을 구획하여 분리시킨다. 사전배출지지부(26)에는 사전가스분리부(24)에 대응하여 사전배출홀부(261)가 관통 형성되므로, 사전가스경로부(241)가 사전배출버퍼공간(231)으로 노출되도록 사전가스분리부(24)의 타단부가 결합된다.
사전선별모듈(20)의 동작을 살펴보면, 압축공기는 사전공기주입부(222)를 거쳐 사전주입버퍼공간(221)에 수용된다. 사전주입버퍼공간(221)의 압축공기가 사전가스분리부(24)를 이동함에 따라 압축공기에 포함된 질소는 그대로 사전투과관부(242)를 통과하여 사전배출버퍼공간(231)에 수용된다. 사전배출버퍼공간(231)의 질소는 대기 중으로 방출되거나 별도로 포집된다. 사전주입버퍼공간(221)의 압축공기가 사전가스분리부(24)를 이동함에 따라 압축공기에 포함된 산소와 이산화탄소는 사전투과관부(242)를 투과하여 사전수용공간(211)에 수용된다. 또한, 압축공기에 포함된 질소의 일부와 압축공기에 포함된 유기탄소도 사전투과관부(242)를 투과하여 사전수용공간(211)에 수용된다. 사전수용공간(211)에 수용된 산소와 이산화탄소는 사전선별가스로 제공된다. 사전선별가스에는 사전수용공간(211)에 수용된 질소의 일부와 유기탄소도 포함할 수 있다. 사전선별가스는 가스산화모듈(30) 또는 방해제거모듈(70) 또는 흡수선별모듈(40)로 전달된다.
가스산화모듈(30)은 압축공기 또는 사전선별가스를 연소시켜 압축공기 또는 사전선별가스에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되어 연소가스를 제공한다.
가스산화모듈(30)은 압축공기 또는 사전선별가스가 통과하는 경로를 형성하는 가스산화관부(32)와, 가스산화관부(32)에 내장되는 가스촉매부(33)와, 압축공기 또는 사전선별가스의 연소를 위해 가스산화관부(32)를 가열하는 가스산화로부(31)를 포함할 수 있다. 가스산화모듈(30)은 압축공기 또는 사전선별가스의 공급 여부를 선택하는 가스주입선택부(34)를 더 포함할 수 있다. 가스촉매부(33)에는 백금 촉매가 포함될 수 있다.
가스산화로부(31)의 가열온도는 550℃ 이상이어야 하며, 내부 충진 촉매의 종류 및 공간속도, 선속도에 따라 유기탄소의 완전 산화를 구현할 수 있다. 이때, 가열온도가 550℃ 보다 낮은 경우, 유기탄소의 불완전연소에 따라 유기탄소가 그대로 배출될 수 있고, 가열온도가 과다하게 높은 경우, 가스산화모듈(30)의 과열 또는 파손, 가스촉매부(33)의 손실 등이 발생할 수 있다. 일예로, 가스산화로부(31)의 가열온도는 550℃ 내지 900℃ 를 나타낼 수 있다. 다른 예로, 가스산화로부(31)의 가열온도는 650℃ 내지 900℃ 를 나타낼 수 있다.
가스산화모듈(30)의 동작을 살펴보면, 가스주입선택부(34)가 "on"으로 동작되면, 압축공기 또는 사전선별가스가 가스산화관부(32)에 공급된다. 이때, 가스산화로부(31)는 가스산화관부(32)를 가열하므로, 압축공기 또는 사전선별가스를 연소시키고, 압축공기 또는 사전선별가스에 포함된 유기탄소가 연소하면서 이산화탄소를 발생하게 된다. 그러면, 압축공기 또는 사전선별가스에서 유기탄소가 제거되고 이산화탄소가 생성되므로, 가스산화모듈(30)은 유기탄소가 이산화탄소로 연소된 연소가스를 제공하게 된다. 연소가스는 흡수선별모듈(40) 또는 방해제거모듈(70)로 전달된다.
가스주입선택부(34)가 "off"로 동작되면, 압축공기 또는 사전선별가스의 공급이 차단되고, 가스주입선택부(34)의 선단에 잔류하는 압축공기 또는 사전선별가스는 대기로 방출될 수 있다.
일예로, 가스산화모듈(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 시료산화모듈(160)과 구별되도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 가스산화모듈(30)은 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 시료산화모듈(160)로 치환될 수 있다. 다른 표현으로, 가스산화모듈(30)은 캐리어가스와 함께 시료를 연소하기 위한 시료산화모듈(160)로 치환될 수 있다.
흡수선별모듈(40)은 압축공기 또는 연소가스를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기 또는 연소가스에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공한다. 흡수선별모듈(40)의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 사전선별모듈(20)의 구조와 동일하게 구성된다.
좀더 자세하게, 흡수선별모듈(40)은 중공의 관 형상을 나타내는 흡수선별바디부와, 흡수선별바디부의 일측 개구부에 결합되고 압축공기 또는 연소가스가 수용되는 흡수주입챔버부와, 흡수선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 흡수선별가스가 수용되는 흡수배출챔버부와, 흡수선별바디부에 내장되어 압축공기 또는 연소가스의 이동경로를 형성하되 흡수선별가스는 흡수배출챔버부로 이동되고 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이산화탄소는 투과하는 흡수가스분리부와, 흡수가스분리부의 일측이 흡수주입챔버부의 내부로 노출되도록 흡수선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수주입지지부와, 흡수가스분리부의 타측이 흡수배출챔버부의 내부로 노출되도록 흡수선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수배출지지부를 포함할 수 있다.
흡수선별바디부는 형상에 대응하여 적어도 흡수가스분리부를 내장하기 위한 흡수수용공간이 형성되고, 양단부가 개구된다. 흡수선별바디부에는 흡수수용공간의 기체가 배출되는 흡수투과배출부가 구비된다.
흡수주입챔버부에는 압축공기 또는 연소가스가 수용되고, 흡수수용공간과 연통되는 흡수주입버퍼공간이 형성된다. 흡수주입챔버부에는 압축공기 또는 연소가스가 주입되는 흡수공기주입부가 구비된다. 흡수주입버퍼공간에는 흡수주입분산부가 구비되어 압축공기 또는 연소가스를 각각의 흡수가스분리부로 분산시킬 수 있다.
흡수배출챔버부에는 흡수선별가스가 수용되고, 흡수수용공간과 연통되는 흡수배출버퍼공간이 형성된다. 흡수배출챔버부에는 흡수선별가스가 배출되는 흡수공기배출부가 구비된다. 흡수배출버퍼공간에는 흡수배출포집부가 구비되어 흡수선별가스를 흡수공기배출부로 유도할 수 있다.
흡수가스분리부는 다수 개가 상호 이격되어 흡수수용공간에 배치된다. 흡수가스분리부는 중공의 관 형상을 나타내고, PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 이루어진다. 좀더 자세하게, 흡수가스분리부는 압축공기 또는 연소가스가 이동되는 경로를 형성하는 흡수가스경로부와, 흡수가스경로부를 감싸는 PDMS 재질로 이루어진 흡수투과관부를 포함할 수 있다.
여기서, PDMS에 대한 가스별 투과 특성을 살펴보면, 질소의 투과성 계수는 280 배리어를 나타내고, 산소의 투과성 계수는 600 배리어를 나타내며, 이산화탄소의 투과성 계수는 3250 배리어를 나타낸다. 흡수투과관부는 PDMS 재질 이외에도 공지된 다양한 형태의 재질을 통해 가스별 투과 특성을 나타낼 수 있다.
그러면, 흡수투과관부의 투과성 계수는 600 배리어보다 크고 3250 배리어보다 작은 배리어를 나타내므로, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 질소와 산소는 흡수투과관부를 통과하여 흡수배출버퍼공간으로 이동되고, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이산화탄소는 투과되어 흡수수용공간으로 이동된다. 여기서, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이산화탄소의 일부는 흡수투과관부를 통과하여 흡수배출버퍼공간으로 이동될 수 있다.
흡수주입지지부는 흡수수용공간과 흡수주입버퍼공간을 구획하여 분리시킨다. 흡수주입지지부에는 흡수가스분리부에 대응하여 흡수주입홀부가 관통 형성되므로, 흡수가스경로부가 흡수주입버퍼공간으로 노출되도록 흡수가스분리부의 일단부가 결합된다.
흡수배출지지부는 흡수수용공간과 흡수배출버퍼공간을 구획하여 분리시킨다. 흡수배출지지부에는 흡수가스분리부에 대응하여 흡수배출홀부가 관통 형성되므로, 흡수가스경로부가 흡수배출버퍼공간으로 노출되도록 흡수가스분리부의 타단부가 결합된다.
흡수선별모듈(40)의 동작을 살펴보면, 압축공기 또는 연소가스는 흡수공기주입부를 거쳐 흡수주입버퍼공간에 수용된다. 흡수주입버퍼공간의 압축공기 또는 연소가스가 흡수가스분리부를 이동함에 따라 압축공기에 포함된 이산화탄소는 흡수투과관부를 투과하여 흡수수용공간에 수용된다. 흡수수용공간의 이산화탄소는 대기 중으로 방출되거나 별도로 포집된다. 흡수주입버퍼공간의 압축공기 또는 연소가스가 흡수가스분리부를 이동함에 따라 압축공기 또는 연소가스에 포함된 질소와 산소는 그대로 흡수투과관부를 통과하여 흡수배출버퍼공간에 수용된다. 또한, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이산화탄소의 일부는 흡수투과관부를 통과하여 흡수배출버퍼공간으로 이동될 수 있다. 흡수배출버퍼공간에 수용된 질소와 산소 그리고 이산화탄소의 일부는 흡수선별가스로 제공된다. 흡수선별가스는 흡수모듈(50)로 전달된다.
흡수모듈(50)은 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공한다. 흡수모듈(50)에는 이산화탄소가 흡착되는 흡수구성품인 흡착제가 포함된다.
흡수모듈(50)의 동작을 살펴보면, 흡수선별가스는 흡수모듈(50)을 이동함에 따라 흡수선별가스에 포함된 이산화탄소를 흡착하고, 나머지는 통과시킨다. 그러면, 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하게 된다. 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스는 가습모듈(60)로 전달되거나 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 전달된다.
가습모듈(60)은 캐리어가스의 습도를 조절한다. 가습모듈(60)은 캐리어가스의 습도를 기설정된 기준습도범위로 조절할 수 있다. 습도 조절이된 캐리어가스는 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 전달된다.
방해제거모듈(70)은 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거한다. 방해물질에는 공기의 온도, 수분, 할로겐 성분, 이물질 입자 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
방해제거모듈(70)은 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 냉각시키는 방해냉각모듈(71)과, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 수분을 제거하는 방해수분제거모듈과, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크러버(74)와, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터모듈(75) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
방해수분제거모듈은 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 기체와 수분으로 분리시키는 방해기수분리모듈(72)과, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 건조시키는 방해제습모듈(73) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일예로, 방해제거모듈(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 물질제거모듈(90)과 구별되도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 방해제거모듈(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 물질제거모듈(90)로 치환될 수 있다. 다른 표현으로, 방해제거모듈(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 시료산화모듈(160)과 후술하는 제2선택밸브(102) 사이에 배치되는 물질제거모듈(90)로 치환될 수 있다. 이때, 방해제거모듈(70)은 시료산화모듈(160)이 제공하는 연소가스와 연소시료가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거할 수 있다.
지금부터는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산방법은 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축단계(S1)와, 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별단계(S4)와, 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수단계(S5)를 포함할 수 있다.
압축단계(S1)는 압축모듈(10)의 동작으로 구현할 수 있다.
흡수선별단계(S4)는 흡수선별모듈(40)의 동작으로 구현할 수 있다.
흡수단계(S5)는 흡수모듈(50)의 동작으로 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산방법은 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공하는 사전선별단계(S2)와, 압축공기 또는 사전선별가스를 연소시켜 압축공기 또는 사전선별가스에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되는 연소단계(S3)와, 캐리어가스의 습도를 조절하는 가습단계(S6)와, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거하는 방해제거단계(S7) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
사전선별단계(S2)는 사전선별모듈(20)의 동작으로 구현할 수 있다.
연소단계(S3)는 가스산화모듈(30) 또는 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 시료산화모듈(160)의 동작으로 구현할 수 있다.
가습단계(S6)는 가습모듈(60)의 동작으로 구현할 수 있다.
방해제거단계(S7)는 방해제거모듈(70) 또는 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 물질제거모듈(90)의 동작으로 구현할 수 있다.
방해제거단계(S7)는 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 냉각시키는 방해냉각단계(S71)와, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 수분을 제거하는 방해수분제거단계와, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크럽단계(S74)와, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터링단계(S75) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
방해제거단계(S7)는 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 기체와 수분으로 분리시키는 방해기수분리단계(S72)과, 압축공기와 사전선별가스와 연소가스 중 어느 하나를 건조시키는 방해제습단계(S73) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
지금부터는 도 1과 도 2와 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)는 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브(140)와, 공동포트에 접속되는 시린지펌프(150)와, 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈(160)과, 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈(170)과, 멀티포트밸브(140)와 시린지펌프(150)와 시료산화모듈(160)과 검출모듈(170) 중 적어도 어느 하나에 캐리어가스를 공급하는 가스생산부를 포함할 수 있다.
여기서, 검출모듈(170)은 연소시료가스와 캐리어가스 중 적어도 어느 하나가 통과하는 경통부(171)와, 경통부(171)의 일측에 구비되고 경통부(171)의 내부에 적외선을 조사하는 광원부(172)와, 경통부(171)의 타측에 구비되고 경통부(171)를 통과한 적외선을 검출하는 검출부(173)를 포함할 수 있다.
이때, 적외선은 4.26μmㅁ0.2μm의 파장을 나타낼 수 있다. 적외선은 4.26μmㅁ0.1μm의 파장, 4.26μmㅁ0.06μm의 파장, 4.26μmㅁ0.04μm의 파장, 4.20μm ~ 4.30μm의 파장 등으로 구체화할 수 있다.
검출모듈(170)은 여기에 한정하지 않고, 공지된 다양한 형태를 통해 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정할 수 있다.
경통부(171)를 통과한 연소시료가스와 캐리어가스 중 적어도 어느 하나는 대기로 방출될 수 있다. 경통부(171)를 통과한 연소시료가스에 포함된 이산화탄소는 대기로 방출되거나 별도의 흡수수단에 흡착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)는 시료로 사용되는 액체가 저장되는 오토샘플러(미도시)와, 분석을 위한 시료가 저장되는 시료공급부(110)와, 시료의 농도를 조절하는 희석액이 저장되는 희석액공급부(120)와, 가감검량방법에 따라 시료에 투입되는 산성용액이 저장되는 산공급부(130)와, 검출모듈(170)이 측정한 이산화탄소를 분석하는 데이터처리모듈(180) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
다수의 분배포트 중 제2포트에는 오토샘플러(미도시)가 접속된다. 다수의 분배포트 중 제3포트에는 시료공급부(110)가 접속된다. 다수의 분배포트 중 제4포트에는 희석액공급부(120)가 접속된다. 다수의 분배포트 중 제5포트에는 산공급부(130)가 접속된다.
이때, 가스생산부는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)의 동작은 공지된 다양한 형태가 적용되어 시료의 총유기탄소를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 시료산화모듈(160)은 고온연소산화방법으로 시료를 연소시킬 수 있다. 이러한 시료산화모듈(160)은 시료와 캐리어가스가 통과하는 경로를 형성하는 시료산화관부(162)와, 시료산화관부(162)에 내장되는 시료촉매부(163)와, 시료와 캐리어가스의 연소를 위해 시료산화관부(162)를 가열하는 시료산화로부(161)를 포함할 수 있다. 시료산화모듈(160)은 시료와 캐리어가스 중 적어도 시료의 공급 여부를 선택하는 시료주입선택부(164)를 더 포함할 수 있다. 시료촉매부(163)에는 백금 촉매가 포함될 수 있다.
시료산화로부(161)의 가열온도는 550℃ 이상이어야 하며, 내부 충진 촉매의 종류 및 공간속도, 선속도에 따라 유기탄소의 완전 산화를 구현할 수 있다. 이때, 가열온도가 550℃ 보다 낮은 경우, 유기탄소의 불완전연소에 따라 유기탄소가 그대로 배출될 수 있고, 가열온도가 과다하게 높은 경우, 시료산화모듈(160)의 과열 또는 파손, 시료촉매부(163)의 손실 등이 발생할 수 있다. 일예로, 시료산화로부(160)의 가열온도는 550℃ 내지 900℃ 를 나타낼 수 있다. 다른 예로, 시료산화로부(160)의 가열온도는 650℃ 내지 900℃ 를 나타낼 수 있다.
시료산화모듈(160)의 동작을 살펴보면, 시료주입선택부(164)가 "on"으로 동작되면, 시료와 캐리어가스가 시료산화관부(162)에 공급된다. 이때, 시료산화로부(161)는 시료산화관부(162)를 가열하므로, 시료와 캐리어가스를 연소시키고, 시료에 포함된 유기탄소가 연소하면서 이산화탄소를 발생하게 된다. 그러면, 시료가 완전 연소함에 따라 유기탄소가 제거되고 이에 대응하여 이산화탄소가 발생되므로, 시료산화모듈(160)은 시료와 캐리어가스의 혼합물에서 유기탄소가 제거되고 이산화탄소가 포함된 연소시료가스를 제공하게 된다. 연소시료가스는 물질제거모듈(90) 또는 검출모듈(170)로 전달된다. 여기서, 연소시료가스의 원활한 전달을 위해 캐리어가스가 공급될 수 있다.
시료주입선택부(164)가 "off"로 동작되면, 시료의 공급이 차단되고, 시료주입선택부(164)의 선단에 잔류하는 시료는 대기로 방출되거나 별도로 수집될 수 있다.
시료산화모듈(160)은 고온연소산화방법이 적용되는 것으로 설명하였지만, 여기에 한정하는 것은 아니고 공지된 다양한 산화방법이 적용되어 시료를 산화시켜 이산화탄소를 발생시킬 수 있다.
일예로, 시료산화모듈(160)은 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 포함된 가스산화모듈(30)과 구별되도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 시료산화모듈(160)은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 포함된 가스산화모듈(30)로 치환될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)는 제1선택밸브(101)와, 제2선택밸브(102)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 시료산화모듈(160)은 제1선택밸브(101)와 제2선택밸브(102)의 제어에 따라 가스산화모듈(30)로 치환하게 된다. 다른 표현으로, 가스산화모듈(30)은 제1선택밸브(101)와 제2선택밸브(102)의 제어에 따라 시료산화모듈(160)로 치환하게 된다.
제1선택밸브(101)는 압축공기 또는 사전선별가스의 배출경로가 접속되는 압축공기포트와 다수의 분배포트 중 제1포트가 접속되는 시료전달포트와 시료산화모듈(160)이 접속되는 공급포트를 포함할 수 있다. 제1선택밸브(101)는 압축공기포트와 시료전달포트 중 어느 하나가 공급포트에 접속되는 상태를 제어하게 된다.
제2선택밸브(102)는 시료산화모듈(160)이 접속되는 배출포트와 검출모듈(170)이 접속되는 검출포트와 흡수선별모듈(40)이 접속되는 선별포트를 포함할 수 있다. 제2선택밸브(102)는 선별포트와 검출포트 중 어느 하나가 배출포트에 접속되는 상태를 제어하게 된다.
제1선택밸브(101)에서 압축공기포트와 공급포트가 접속되고, 제2선택밸브(102)에서 선별포트와 배출포트가 접속되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치는 가스산화모듈(30)을 생략할 수 있고, 시료산화모듈(160)에서 압축공기 또는 사전선별가스를 연소시킬 수 있다.
제1선택밸브(101)에서 시료전달포트와 공급포트가 접속되고, 제2선택밸브(102)에서 검출포트와 배출포트가 접속되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치는 가스산화모듈(30)을 통해 압축공기 또는 사전선별가스를 연소시킬 수 있고, 시료산화모듈(160)에서 시료와 캐리어가스를 연소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)는 시료산화모듈(160)과 검출모듈(170) 사이에 배치되고, 연소시료가스에서 방해물질을 제거하는 물질제거모듈(90)을 더 포함할 수 있다.
물질제거모듈(90)은 연소시료가스를 냉각시키는 물질냉각모듈(91)과, 연소시료가스에서 수분을 제거하는 물질수분제거모듈과, 연소시료가스에서 할로겐 성분을 제거하는 물질스크러버(94)와, 연소시료가스에서 이물질 입자 성분을 필터링하는 물질필터모듈(95) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
물질수분제거모듈은 연소시료가스를 기체와 수분으로 분리시키는 물질기수분리모듈(92)과, 연소시료가스를 건조시키는 물질제습모듈(93) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일예로, 물질제거모듈(90)은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 포함된 방해제거모듈(70)와 구별되도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 물질제거모듈(90)은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어가스 생산장치에 포함된 방해제거모듈(70)로 치환될 수 있다. 다른 표현으로, 방해제거모듈(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 총유기탄소 분석장치(100)에 포함된 시료산화모듈(160)과 후술하는 제2선택밸브(102) 사이에 배치되는 물질제거모듈(90)로 치환될 수 있다. 이때, 방해제거모듈(70)은 시료산화모듈(160)이 제공하는 연소가스와 연소시료가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거할 수 있다. 다시 말해, 방해제거모듈(70)이 치환된 물질제거모듈(90)은 시료산화모듈(160)과 제2선택밸브(102) 사이에 배치되고, 시료산화모듈(160)이 제공하는 연소가스와 연소시료가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거하게 되는 것이다.
상술한 캐리어가스 생산장치와 캐리어가스 생산방법 그리고 이것이 구비된 총유기탄소 분석장치(100)에 따르면, 대기 중의 공기에 비해 산소의 비율이 증가된 캐리어가스를 생산하여 총유기탄소 분석장치(100)에서 산화효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 석유화학 산업단지 등과 같이 대기 중에 탄화수소 등과 같은 유기탄소 성분의 농도가 높은 지역의 공기를 사용하는 경우, 흡수모듈(50)의 수명이 급격히 짧아지는 것을 방지하고, 흡수모듈(50)의 수명을 상대적으로 연장시킬 수 있다.
또한, 압축모듈(10)로 공기를 압축시키므로, 캐리어가스 생산장치에서 공기의 이동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 압축공기 또는 연소가스가 흡수선별모듈(40)을 통과하므로, 압축공기 또는 연소가스에서 가스별 투과 특성에 따라 이산화탄소를 분리하여 배출시킬 수 있고, 흡수선별가스에서 이산화탄소의 비율을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 흡수모듈(50)에서는 이산화탄소가 흡착되는 흡수구성품을 교체하거나 흡수구성품에서 이산화탄소를 탈리시키는 별도의 공정이 필요하지만, 흡수선별모듈(40)에서는 이산화탄소를 분리시키는 분리구성품을 반영구적으로 사용할 수 있고, 흡수선별모듈(40)과 흡수모듈(50)의 유지보수를 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 공기가 흡수선별모듈(40)을 통과함에 따라 공기에 비해 이산화탄소의 비율이 현저히 감소된 흡수선별가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 흡수선별모듈(40)의 세부 구성을 통해 분리구성품인 흡수가스분리부를 반영구적으로 사용 가능하고, 압축공기 또는 연소가스에서 이산화탄소를 간편하게 분리하여 배출시킬 수 있다.
또한, 흡수선별가스가 흡수모듈(50)을 통과하므로, 흡수선별가스에서 이산화탄소를 완전히 제거할 수 있고, 이산화탄소가 제거된 고순도의 캐리어가스를 제공할 수 있다.
또한, 흡수모듈(50)에 의해 공기에 포함된 이산화탄소가 완전히 제거되므로, 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율이 증가된 캐리어가스를 제공할 수 있다. 특히, 공기가 흡수모듈(50)을 통과하기에 앞서 흡수선별모듈(40)을 통과하므로, 흡수선별모듈(40)을 통해 공기에 포함된 이산화탄소를 현저히 감소시킬 수 있고, 흡수모듈(50)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 흡수모듈(50)의 세부 구성을 통해 흡수구성품인 흡착제의 교체를 간편하게 하거나, 흡착제에서 이산화탄소를 간편하게 탈리시킬 수 있다.
또한, 공기가 사전선별모듈(20)을 통과함에 따라 공기에 비해 질소의 비율이 현저히 감소된 사전선별가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 사전선별모듈(20)의 세부 구성을 통해 분리구성품인 사전가스분리부(24)를 반영구적으로 사용 가능하고, 압축공기에서 질소를 간편하게 분리하여 배출시킬 수 있다.
또한, 공기가 가스산화모듈(30) 또는 시료산화모듈(160)을 포함하는 연소모듈을 통과함에 따라 공기에 비해 유기탄소, 질소, 이산화탄소가 제거된 연소가스로 캐리어가스를 생산하므로, 캐리어가스에서 공기에 비해 상대적으로 산소의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 가스산화모듈(30)의 세부 구성을 통해 압축가스의 이동을 원활하게 하고, 압축가스에 포함된 유기탄소를 간편하게 연소시키며, 유기탄소를 간편하게 제거할 수 있다.
또한, 시료산화모듈(160)의 세부 구성을 통해 압축가스 또는 시료의 이동을 원활하게 하고, 압축가스 또는 시료에 포함된 유기탄소를 간편하게 연소시키며, 유기탄소를 간편하게 제거하고, 유기탄소의 연소에 의한 이산화탄소 생성을 명확하게 할 수 있다.
또한, 캐리어가스가 가습모듈(60)을 통과함에 따라 캐리어가스의 습도를 조절하므로, 캐리어가스가 시료산화모듈(160)에 공급될 때, 촉매와 더불어 시료의 산화 반응을 촉진시켜 시료의 완전 연소를 유도하고, 시료의 연소에 대응하여 이산화탄소가 안정되게 발생되도록 한다.
또한, 압축공기 또는 연소가스가 방해제거모듈(70)을 통과함에 따라 정제가스로 캐리어가스를 생산하므로, 압축공기 또는 연소가스에 포함된 수분, 할로겐 성분, 이물질 입자 중 적어도 어느 하나를 간편하게 제거하고, 캐리어가스의 순도를 높일 수 있다. 또한, 시료산화모듈(160)에서 시료를 연소시킬 때, 캐리어가스에 포함된 방해물질에 의한 오류를 방지할 수 있다.
또한, 방해제거모듈(70)의 세부 구성으로 방해냉각모듈(71)을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스를 냉각시킬 수 있고, 흡수선별모듈(40)에서 열에 의한 이산화탄소의 선별 능력이 저하되는 것을 방지하며, 흡수선별모듈(40)에서 이산화탄소가 안정되게 분리 선별되어 배출되도록 한다.
또한, 방해제거모듈(70)의 세부 구성으로 방해수분제거모듈을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에서 수분을 제거할 수 있고, 흡수선별모듈(40)에서 수분에 의한 이산화탄소의 선별 능력이 저하되는 것을 방지하며, 흡수선별모듈(40)에서 이산화탄소가 안정되게 분리 선별되어 배출되도록 한다.
또한, 방해제거모듈(70)의 세부 구성으로 방해스크러버(74)를 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에서 할로겐 성분을 제거할 수 있고, 할로겐 성분이 시료의 연소에 영향을 미치지 못하도록 한다.
또한, 방해제거모듈(70)의 세부 구성으로 방해필터모듈(75)을 포함함에 따라 압축공기 또는 연소가스에 포함된 이물질 입자를 제거할 수 있고, 생산되는 캐리어가스의 순도를 향상시킬 수 있다.
또한, 연소시료가스가 물질제거모듈(90)을 통과함에 따라 연소시료가스에 포함된 수분, 할로겐 성분, 이물질 입자 중 적어도 어느 하나를 간편하게 제거하고, 검출모듈(170)에 전달되는 연소시료가스의 순도를 향상시키며, 검출모듈(170)에서 이산화탄소의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 물질제거모듈(90)의 세부 구성으로 물질냉각모듈(91)을 포함함에 따라 연소시료가스를 냉각시킬 수 있고, 검출모듈(170)에서 열에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈(170)에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 물질제거모듈(90)의 세부 구성으로 물질수분제거모듈을 포함함에 따라 연소시료가스에서 수분을 제거할 수 있고, 검출모듈(170)에서 수분에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈(170)에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 물질제거모듈(90)의 세부 구성으로 물질스크러버(94)를 포함함에 따라 연소시료가스에서 할로겐 성분을 제거할 수 있고, 검출모듈(170)에서 할로겐 성분에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈(170)에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 물질제거모듈(90)의 세부 구성으로 물질필터모듈(95)을 포함함에 따라 연소시료가스에 포함된 이물질 입자를 제거할 수 있고, 검출모듈(170)에서 이물질 입자에 의한 이산화탄소의 측정 능력이 저하되는 것을 방지하며, 검출모듈(170)에서 이산화탄소를 명확하게 측정하도록 한다.
또한, 제1선택밸브(101)와 제2선택밸브(102)를 포함하면서 가스산화모듈(30)이 시료산화모듈(160)로 치환되므로, 시료와 압축공기 중 어느 하나를 선택하여 시료산화모듈(160)에 안정되게 전달할 수 있고, 캐리어가스 생산장치에서 가스산화모듈(30)을 생략하거나 총유기탄소 분석장치(100)에서 시료산화모듈(160)을 생략할 수 있으므로 전체 장치를 컴팩트하게 하며, 장치의 운용을 간소화시킬 수 있다.
또한, 제1선택밸브(101)와 제2선택밸브(102)를 포함하면서 방해제거모듈(70)이 물질제거모듈(90)로 치환되므로, 연소가스와 연소시료가스 중 어느 하나를 선택하여 방해물질을 간편하게 제거할 수 있고, 캐리어가스 생산장치에서 방해제거모듈(70)을 생략하거나 총유기탄소 분석장치(100)에서 물질제거모듈(90)을 생략할 수 있으므로, 전체 장치를 컴팩트하게 하며, 장치의 운용을 간소화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 압축모듈
20: 사전선별모듈 21: 사전선별바디부 211: 사전수용공간
212: 사전투과배출부 22: 사전주입챔버부 221: 사전주입버퍼공간
222: 사전공기주입부 223: 사전주입분산부 23: 사전배출챔버부
231: 사전배출버퍼공간 232: 사전공기배출부 233: 사전배출포집부
24: 사전가스분리부 241: 사전가스경로부 242: 사전투과관부
25: 사전주입지지부 251: 사전주입홀부 26: 사전배출지지부
261: 사전배출홀부
30: 가스산화모듈 31: 가스산화로부 32: 가스산화관부
33: 가스촉매부 34: 가스주입선택부
40: 흡수선별모듈 50: 흡수모듈 60: 가습모듈
70: 방해제거모듈 71: 방해냉각모듈 72: 방해기수분리모듈
73: 방해제습모듈 74: 방해스크러버 75: 방해필터모듈
90: 물질제거모듈 91: 물질냉각모듈 92: 물질기수분리모듈
93: 물질제습모듈 94: 물질스크러버 95: 물질필터모듈
100: 분석장치 101: 제1선택밸브 102: 제2선택밸브
110: 시료공급부 120: 희석액공급부 130: 산공급부
140: 멀티포트밸브 150: 시린지펌프 160: 시료산화모듈
161: 시료산화로부 162: 시료산화관부 163: 시료촉매부
164: 시료주입선택부 170: 검출모듈 171: 경통부
172: 광원부 173: 검출부 180: 데이터처리모듈
S1: 압축단계 S2: 사전선별단계 S3: 연소단계
S4: 흡수선별단계 S5: 흡수단계 S6: 가습단계
S7: 방해제거단계 S71: 냉각단계 S72: 기수분리단계
S73: 제습단계 S74: 스크럽단계 S75: 필터링단계
20: 사전선별모듈 21: 사전선별바디부 211: 사전수용공간
212: 사전투과배출부 22: 사전주입챔버부 221: 사전주입버퍼공간
222: 사전공기주입부 223: 사전주입분산부 23: 사전배출챔버부
231: 사전배출버퍼공간 232: 사전공기배출부 233: 사전배출포집부
24: 사전가스분리부 241: 사전가스경로부 242: 사전투과관부
25: 사전주입지지부 251: 사전주입홀부 26: 사전배출지지부
261: 사전배출홀부
30: 가스산화모듈 31: 가스산화로부 32: 가스산화관부
33: 가스촉매부 34: 가스주입선택부
40: 흡수선별모듈 50: 흡수모듈 60: 가습모듈
70: 방해제거모듈 71: 방해냉각모듈 72: 방해기수분리모듈
73: 방해제습모듈 74: 방해스크러버 75: 방해필터모듈
90: 물질제거모듈 91: 물질냉각모듈 92: 물질기수분리모듈
93: 물질제습모듈 94: 물질스크러버 95: 물질필터모듈
100: 분석장치 101: 제1선택밸브 102: 제2선택밸브
110: 시료공급부 120: 희석액공급부 130: 산공급부
140: 멀티포트밸브 150: 시린지펌프 160: 시료산화모듈
161: 시료산화로부 162: 시료산화관부 163: 시료촉매부
164: 시료주입선택부 170: 검출모듈 171: 경통부
172: 광원부 173: 검출부 180: 데이터처리모듈
S1: 압축단계 S2: 사전선별단계 S3: 연소단계
S4: 흡수선별단계 S5: 흡수단계 S6: 가습단계
S7: 방해제거단계 S71: 냉각단계 S72: 기수분리단계
S73: 제습단계 S74: 스크럽단계 S75: 필터링단계
Claims (15)
- 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축모듈;
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별모듈; 및
상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수모듈;을 포함하고,
상기 흡수선별모듈은,
중공의 관 형상을 나타내는 흡수선별바디부;
상기 흡수선별바디부의 일측 개구부에 결합되는 흡수주입챔버부;
상기 흡수선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 상기 흡수선별가스가 수용되는 흡수배출챔버부;
다수 개가 상호 이격된 상태로 상기 흡수선별바디부에 내장되어 상기 압축공기의 이동경로를 형성하되, 상기 흡수선별가스는 상기 흡수배출챔버부로 이동되고, 상기 압축공기에 포함된 이산화탄소는 투과하는 흡수가스분리부;
상기 흡수가스분리부의 일측이 상기 흡수주입챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수주입지지부; 및
상기 흡수가스분리부의 타측이 상기 흡수배출챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수배출지지부;를 포함하며,
상기 흡수주입챔버부에는,
상기 압축공기가 수용되고, 상기 흡수선별바디부의 내부와 연통되는 흡수주입버퍼공간;이 형성되고,
상기 흡수주입버퍼공간에는,
상기 압축공기를 상기 흡수가스분리부로 분산시키는 흡수주입분산부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축모듈;
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별모듈; 및
상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수모듈;을 포함하고,
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공하는 사전선별모듈;
상기 압축공기를 연소시켜 상기 압축공기에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되어 연소가스를 제공하는 가스산화모듈;
상기 캐리어가스의 습도를 조절하는 가습모듈; 및
상기 압축공기에서 방해물질을 제거하는 방해제거모듈; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하며,
상기 흡수선별모듈은,
중공의 관 형상을 나타내는 흡수선별바디부;
상기 흡수선별바디부의 일측 개구부에 결합되는 흡수주입챔버부;
상기 흡수선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 상기 흡수선별가스가 수용되는 흡수배출챔버부;
다수 개가 상호 이격된 상태로 상기 흡수선별바디부에 내장되어 상기 압축공기의 이동경로를 형성하되, 상기 흡수선별가스는 상기 흡수배출챔버부로 이동되고, 상기 압축공기에 포함된 이산화탄소는 투과하는 흡수가스분리부;
상기 흡수가스분리부의 일측이 상기 흡수주입챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수주입지지부; 및
상기 흡수가스분리부의 타측이 상기 흡수배출챔버부의 내부로 노출되도록 상기 흡수선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 흡수배출지지부;를 포함하며,
상기 흡수주입챔버부에는,
상기 압축공기가 수용되고, 상기 흡수선별바디부의 내부와 연통되는 흡수주입버퍼공간;이 형성되고,
상기 흡수주입버퍼공간에는,
상기 압축공기를 상기 흡수가스분리부로 분산시키는 흡수주입분산부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제2항에 있어서,
상기 사전선별모듈은,
중공의 관 형상을 나타내는 사전선별바디부;
상기 사전선별바디부의 일측 개구부에 결합되고, 상기 압축공기가 수용되는 사전주입챔버부;
상기 사전선별바디부의 타측 개구부에 결합되고, 상기 질소가 수용되는 사전배출챔버부;
상기 사전선별바디부에 내장되어 상기 압축공기의 이동경로를 형성하되, 상기 압축공기에 포함된 상기 질소는 상기 사전배출챔버부로 이동되고, 상기 사전선별가스는 투과하는 사전가스분리부;
상기 사전가스분리부의 일측이 상기 사전주입챔버부의 내부로 노출되도록 상기 사전선별바디부의 일측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전주입지지부; 및
상기 사전가스분리부의 타측이 상기 사전배출챔버부의 내부로 노출되도록 상기 사전선별바디부의 타측 개구부를 밀폐 또는 폐쇄하는 사전배출지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제3항에 있어서,
상기 사전가스분리부는,
중공의 관 형상을 나타내고, PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제2항에 있어서,
상기 가스산화모듈은,
상기 압축공기가 통과하는 경로를 형성하는 가스산화관부;
상기 가스산화관부에 내장되는 가스촉매부; 및
상기 압축공기의 연소를 위해 상기 가스산화관부를 가열하는 가스산화로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제2항에 있어서,
상기 방해제거모듈은,
상기 압축공기를 냉각시키는 방해냉각모듈;
상기 압축공기에서 수분을 제거하는 방해수분제거모듈;
상기 압축공기에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크러버; 및
상기 압축공기에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터모듈; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스산화모듈은,
캐리어가스와 함께 시료를 연소하기 위한 시료산화모듈;로 치환되는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수배출챔버부에는,
상기 흡수선별가스가 수용되고, 상기 흡수선별바디부의 내부와 연통되는 흡수배출버퍼공간;이 형성되고,
상기 흡수배출버퍼공간에는,
상기 흡수선별가스가 배출되는 흡수공기배출부로 상기 흡수선별가스를 유도하는 흡수배출포집부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어가스 생산장치를 이용하여 캐리어가스를 생산하는 방법이고,
대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축단계;
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별단계; 및
상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산방법.
- 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어가스 생산장치를 이용하여 캐리어가스를 생산하는 방법이고,
대기 중의 공기를 압축하여 압축공기를 제공하는 압축단계;
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 이산화탄소의 비율이 감소된 흡수선별가스를 제공하는 흡수선별단계; 및
상기 흡수선별가스에서 이산화탄소를 흡수 제거하여 상기 흡수선별가스에서 이산화탄소가 제거된 캐리어가스를 제공하는 흡수단계;를 포함하고,
상기 압축공기를 가스별 투과 특성에 따라 선별하여 상기 압축공기에서 질소의 비율이 감소된 사전선별가스를 제공하는 사전선별단계;
상기 압축공기를 연소시켜 상기 압축공기에서 유기탄소가 이산화탄소로 산화되어 연소가스를 제공하는 연소단계;
상기 캐리어가스의 습도를 조절하는 가습단계; 및
상기 압축공기에서 방해물질을 제거하는 방해제거단계; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산방법.
- 제10항에 있어서,
상기 방해제거단계는,
상기 압축공기를 냉각시키는 방해냉각단계;
상기 압축공기에서 수분을 제거하는 방해수분제거단계;
상기 압축공기에서 할로겐 성분을 제거하는 방해스크럽단계; 및
상기 압축공기에서 이물질 입자를 필터링하는 방해필터링단계; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어가스 생산방법.
- 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브;
상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프;
상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈;
상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈; 및
상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부;를 포함하고,
상기 가스생산부는,
청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어가스 생산장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 총유기탄소 분석장치.
- 제12항에 있어서,
상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 사이에 배치되고, 상기 연소시료가스에서 방해물질을 제거하는 물질제거모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 총유기탄소 분석장치.
- 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브;
상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프;
상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 공급되는 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈;
상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈;
청구항 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어가스 생산장치를 포함하되, 상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부;
상기 압축공기의 배출경로가 접속되는 압축공기포트와 상기 다수의 분배포트 중 제1포트가 접속되는 시료전달포트와 상기 시료산화모듈이 접속되는 공급포트를 포함하되, 상기 압축공기포트와 상기 시료전달포트 중 어느 하나가 상기 공급포트에 접속되는 상태를 제어하는 제1선택밸브; 및
상기 시료산화모듈이 접속되는 배출포트와 상기 검출모듈이 접속되는 검출포트와 상기 흡수선별모듈이 접속되는 선별포트를 포함하되, 상기 선별포트와 상기 검출포트 중 어느 하나가 상기 배출포트에 접속되는 상태를 제어하는 제2선택밸브;를 포함하고,
상기 가스산화모듈은, 상기 제1선택밸브와 상기 제2선택밸브의 제어에 따라 상기 시료산화모듈로 치환되는 것을 특징으로 하는 총유기탄소 분석장치.
- 하나의 공동포트와 다수의 분배포트가 구비된 멀티포트밸브;
상기 공동포트에 접속되는 시린지펌프;
상기 다수의 분배포트 중 제1포트와 접속되고, 공급되는 시료와 캐리어가스를 연소시켜 연소시료가스를 제공하는 시료산화모듈;
상기 연소시료가스에 포함된 이산화탄소를 측정하는 검출모듈;
청구항 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어가스 생산장치를 포함하되, 상기 멀티포트밸브와 상기 시린지펌프와 상기 시료산화모듈과 상기 검출모듈 중 적어도 어느 하나에 상기 캐리어가스를 공급하는 가스생산부;
상기 압축공기의 이동경로가 접속되는 압축공기포트와 상기 다수의 분배포트 중 제1포트가 접속되는 시료전달포트와 상기 시료산화모듈이 접속되는 공급포트를 포함하되, 상기 압축공기포트와 상기 시료전달포트 중 어느 하나가 상기 공급포트에 접속되는 상태를 제어하는 제1선택밸브; 및
상기 시료산화모듈이 접속되는 배출포트와 상기 검출모듈이 접속되는 검출포트와 상기 흡수선별모듈이 접속되는 선별포트를 포함하되, 상기 선별포트와 상기 검출포트 중 어느 하나가 상기 배출포트에 접속되는 상태를 제어하는 제2선택밸브;를 포함하고,
상기 가스산화모듈은, 상기 제1선택밸브와 상기 제2선택밸브의 제어에 따라 상기 시료산화모듈로 치환되며,
상기 방해제거모듈은,
상기 시료산화모듈과 상기 제2선택밸브 사이에 배치되고, 상기 시료산화모듈이 제공하는 상기 연소가스와 상기 연소시료가스 중 어느 하나에서 방해물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 총유기탄소 분석장치.
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