KR102659944B1 - 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법에 관한 것으로, 일측이 개방된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 배치되는 다공막부와, 상기 다공막부의 양단에 각각 연결되는 제1 전극 및 제2 전극이 구비된 측정부를 포함하여, 하우징 내부에 주입된 바이오중유에 수분이 포함되었는지 현장에서 확인할 수 있으므로 바이오중유와 같은 연료유의 신뢰성을 향상한다.
Description
본 발명은 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료유에 포함된 수분 존재여부와 수분 제한치 초과여부를 측정하여 연소설비에서 안정적인 연소를 유지하는 유중수분 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 에멀션(Emulsion)은 액체 중에 상기 액체와 혼합되지 않는 다른 액체가 미립화 상태로 균일하게 분산되어 있는 상태를 나타낸다.
유중 수적형(W/O; water-in-oil type) 에멀션 연료는 중유와 같은 고탄화물, 고점도의 연료에 물 또는 오폐수와 계면활성제(유화제)를 혼합한 것으로, 연소과정에서 수적(water drop)에 의한 미세폭발(micro explosion)을 발생시키면서 완전연소에 가깝게 연소된다.
특히 중유는 대기오염물질을 유발하므로 발전용과 같은 용도로만 사용이 극히 제한되나 석탄 수준으로 많은 탄소와 고열량을 가지므로 저가격, 고효율인 장점이 있다.
따라서 중유를 활용하기 위하여 연소과정에서 발생하는 배기가스 중 대기오염 주범이 되는 휘발성 유기 화합물(VOC), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등의 농도를 극소화하여 환경오염 우려를 줄일 수 있는 방안이 필요하다.
이러한 방안의 하나로, 연소과정에서 오일 중에 자리잡고 있는 수적의 미세폭발을 활용하여 에멀션 연료에서 독특하게 발생하는 2차 미립화 현상은 연소성이 나쁜 저급 연료의 연소효율을 높이고 미연소분이 연소설비에 침적되는 것을 방지하여 최종적으로 연료절감을 달성할 수 있다.
그러나, 에멀션 연료의 효과를 최적으로 발휘할 수 있는 분산상태의 연료를 제조하기 어려우며, 특히 연소조건별로 수분비율과 수분입자의 크기를 일정하게 유지해야 하므로 품질관리가 어렵다.
예를 들어 연소조건별로 수분비율이나 수분입자 크기와 같은 일정한 조건을 벗어나는 경우, 연소화염의 상태가 불규칙해지고 실화가 되거나 수분비율이 줄어들면서 연소공기의 비율이 줄어들어 매연이 쉽게 발생할 수 있다.
그러나 계면활성제(유화제)를 혼합한 에멀션 연료를 현장에서 간편하게 검사하기 어려워, 유화제를 제조사의 규격서만 참조하여 육안검사만 시행하고 있어 에멀션 연료의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
이와 관련되어 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 대한 선행기술은 한국등록특허 제10-0581665호(유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치)에 게재되어 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 에멀젼 원료에서 수분이 균일하게 혼합되어 있는지 확인하기 어려워 연소설비의 성능이 떨어지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 현장에서도 유중수분 농도를 간편하게 검출할 수 있는 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유중수분 측정장치는, 일측이 개방된 하우징; 상기 하우징의 내측에 배치되는 다공막부; 및 상기 다공막부의 양단에 각각 연결되는 제1 전극 및 제2 전극이 구비된 측정부;를 포함한다.
상기 하우징은, 통형의 하우징바디; 및 직경이 상기 하우징바디의 직경보다 크게 형성되도록 상기 하우징바디의 개방면에서 외측으로 절곡된 개구부;를 포함한다.
상기 하우징은, 상기 하우징바디의 외측둘레면에 서로 마주보도록 형성된 제1 전선삽입공 및 제2 전선삽입공;을 더 포함한다.
상기 측정부는, 일단이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 각각 연결되도록 상기 제1 전선삽입공 및 상기 제2 전선삽입공을 각각 관통하여 삽입되는 제1 전선 및 제2 전선;을 더 포함한다.
상기 측정부는, 상기 다공막부에 흐르는 전류를 측정하도록 일측이 상기 제1 전선의 타단에 연결되는 전류계; 일단이 상기 전류계의 타측에 연결되는 연결선; 및 상기 다공막부에 각각 전압을 인가하도록 일측이 상기 연결선의 타단에 접속되고, 타측이 상기 제2 전선에 연결되는 전압부;를 더 포함한다.
상기 다공막부는, 소정의 간격으로 각각 이격되어 배치되는 제1 다공막 내지 제8 다공막을 포함한다.
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막은, 물과 기름이 혼합된 에멀젼에 의하여 각각 팽윤된다.
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막은, 상기 에멀젼이 물과 기름으로 분리되면서 상기 하우징 내부에서의 위치에 따라 각각 다른 저항값을 가진다.
또한, 본 발명에 의한 유중수분 측정방법은, 본 발명에 의한 유중수분 측정장치에 물과 기름이 혼합된 에멀젼을 주입하는 에멀젼 주입단계; 상기 에멀젼 주입단계가 수행된 후, 전압부에서 제1 다공막 내지 제8 다공막의 양단에 각각 소정의 전압을 인가하는 전압 인가단계; 및 상기 전압 인가단계가 수행된 후, 전류부에서 상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막을 흐르는 전류를 각각 측정하는 전류 측정단계;를 포함한다.
상기 전압 인가단계는, 상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막에 5V 이상 10V 이하의 전압을 인가한다.
또한, 본 발명에 의한 유중수분 농도검출방법는, 암모니아수와 알코올을 혼합하여 암모니아혼합액을 준비하는 암모니아혼합액 준비단계; 증류수에 옥살산암모늄을 첨가하여 옥살산암모늄용액을 준비하는 옥살산암모늄용액 준비단계; 증류수에 염화스트론튬을 첨가하여 염화스트론튬용액을 준비하는 염화스트론튬용액 준비단계; 물과 기름이 혼합된 에멀젼과 상기 암모니아혼합액를 혼합하여 제1 혼합용액을 제조하는 제1 혼합용액 제조단계; 상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액을 혼합하여 제2 혼합용액을 제조하는 제2 혼합용액 제조단계; 및 상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액을 혼합하여 제3 혼합용액을 제조하는 제3 혼합용액 제조단계;를 포함한다.
상기 암모니아혼합액 준비단계에서는 상기 암모니아수와 상기 알코올을 부피비 2:1 내지 1:2의 범위로 혼합하여 암모니아혼합액을 제조한다.
상기 옥살산암모늄용액 준비단계에서는 상기 옥살산암모늄을 증류수 대비 0.4M 이상 0.6M 이하의 농도로 증류수에 첨가하여 옥살산암모늄용액을 제조한다.
상기 염화스트론튬용액 준비단계에서는 상기 염화스트론튬을 증류수 대비 0.1M 이상 0.2M 이하의 농도로 증류수에 첨가하여 염화스트론튬용액을 제조한다.
상기 제1 혼합용액 제조단계에서는 상기 에멀젼과 상기 암모니아혼합액을 부피비 3:1 내지 1:1의 범위로 혼합하여 제1 혼합용액을 제조한다.
상기 제2 혼합용액 제조단계는. 상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액을 부피비 4:1 내지 2:1의 범위로 혼합하여 제2 혼합용액을 제조한다.
상기 제3 혼합용액 제조단계는. 상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액을 부피비 150:1 내지 50:1의 범위로 혼합하여 제3 혼합용액을 제조한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법에 의하면, 바이오중유에 수분이 포함되었는지 현장에서 확인할 수 있어 바이오중유와 같은 연료의 신뢰성을 향상하고 연소설비의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 중유와 물과 유화제를 혼합한 상태를 현미경으로 촬영한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유중수분 측정장치를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유중수분 측정장치의 멤브레인 중 어느 하나를 상부에서 바라본 도이다.
도 4는 도 2의 A-A'를 따라 본 발명에 따른 유중수분 측정장치의 멤브레인 중 어느 하나의 단면을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유중수분 측정장치에 주입된 에멀젼이 하부의 물층과 상부의 기름층으로 분리되면서, 제1 다공막 내지 제8 다공막에서 전도되는 전류량의 변화를 시간의 흐름에 따라 나타난 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 유중수분 측정방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 유중수분 농도검출방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유중수분 측정장치를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유중수분 측정장치의 멤브레인 중 어느 하나를 상부에서 바라본 도이다.
도 4는 도 2의 A-A'를 따라 본 발명에 따른 유중수분 측정장치의 멤브레인 중 어느 하나의 단면을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유중수분 측정장치에 주입된 에멀젼이 하부의 물층과 상부의 기름층으로 분리되면서, 제1 다공막 내지 제8 다공막에서 전도되는 전류량의 변화를 시간의 흐름에 따라 나타난 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 유중수분 측정방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 유중수분 농도검출방법을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 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 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1을 참조하면, 바이오중유와 같은 에멀젼은 수분(2)이 연료유(1)에 균일하게 분산된 형태로 구성되어 있으며, 연료유(1)의 연소과정에서 수분(2)의 폭발로 인하여 연료유(1)가 분산되어 연소율이 향상된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중수분 측정장치는, 일측이 개방된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내측에 배치되는 다공막부(20)와, 상기 다공막부(20)의 양단에 각각 연결되도록 양 말단에 각각 제1 전극(33) 및 제2 전극(34)이 구비된 측정부(30)를 포함한다.
상세하게는, 상기 하우징(10)은, 통형의 하우징바디(11)와, 직경이 상기 하우징바디(11)의 직경보다 크게 형성되도록 상기 하우징바디(11)의 개방면에서 외측 방향으로 절곡된 개구부(12)를 포함한다.
상기 하우징바디(11)는 폭방향 단면이 각각 원형 또는 다각형이 되도록 전체적으로 통형으로 형성되어, 내부에 물과 기름가 혼합된 에멀젼이 채워질 수 있는 공간이 형성되어 있다.
본 발명에서는 예시적으로 바이오디젤에 포함된 수분을 확인하기 위하여 사용하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 가솔린이나 일반 경유 등에 에멀젼 상태로 혼입되어 있는 수분을 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 하우징바디(11)의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴레이트(PMMA)를 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 가시광선 영역에서 80％ 이상의 투명도를 가져 상기 하우징(10)의 내부를 육안으로 동시에 관찰할 수 있는 폴리메타크릴레이트가 바람직하다.
상기 개구부(12)는, 외부에서 상기 에멀젼을 주입하기 용이하도록 개구면의 직경이 상기 하우징바디(11)의 직경보다 크게 형성된 것을 특징으로 한다.
다시 말하면, 상기 개구부(12)는 상기 하우징바디(11)의 폭방향 외측을 향하여 절곡되어 경사지게 형성되어 있으며, 개구면을 향하는 방향으로 개구 직경이 커지도록 형성된다.
상기 다공막부(20)는, 상기 하우징(10)의 내측에 배치되는 단일의 다공막이거나, 상기 하우징(10)의 길이방향을 따라 소정의 간격으로 각각 이격되어 배치되는 제1 다공막(20a) 내지 제8 다공막(20h)을 포함한다.
상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)은, 외부로부터 주입된 에멀젼에 의하여 각각 팽윤되며, 에멀젼 내에 포함된 이온의 농도에 따라 전기전도도와 저항이 변화하므로 외부에서 전압을 인가하였을 때 전류의 양이 달라진다.
전압을 인가하고 전류를 측정하기 위하여 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)은, 각각 다공막바디의 둘레방향에서 마주보는 양단에 각각 상기 제1 전극(33)과 상기 제2 전극(34)이 연결된다.
상기 측정부(30)는, 일단이 상기 제1 전극(33) 및 상기 제2 전극(34)에 각각 연결되도록 상기 제1 전선삽입공(13) 및 상기 제2 전선삽입공(14)을 각각 관통하여 삽입되는 제1 전선(31) 및 제2 전선(32)을 더 포함한다.
상기 제1 다공막(20a)은 원판형 또는 다각판형의 제1 다공막바디(21a)와, 상기 제1 다공막바디(21a)의 중앙에 형성되어, 상기 하우징(10)의 내부에 위치한 유체가 이동할 수 있는 제1 유체유동공(22a)이 형성된다.
상기 제2 다공막(20b) 내지 상기 제8 다공막은, 각각 상기 제1 다공막바디(21a)와 동일한 제2 다공막바디 내지 제8 다공막바디와, 상기 제1 유체유동공(22a)와 동일한 제2 유체이동공 내지 제8 유체이동공을 포함하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 전극(33)은, 상기 제1 전선(31)의 말단에 수직으로 배치되고 상기 제1 다공막바디(21a)의 둘레면에 접하는 제1 전극바디(33a)와, 상기 제1 전극바디(33a)의 일단에서 상기 제1 다공막바디(21a)의 중심을 향하여 수직으로 연장되어 상기 제1 다공막바디(21a)의 상부면 일부에 접하는 제1 연장부(33b)와, 상기 제1 전극바디(33a)의 타단에서 상기 제1 다공막바디(21a)의 중심을 향하여 수직으로 연장되어 상기 제1 다공막바디(21a)의 하부면 일부에 접하는 제2 연장부(33b)를 포함한다.
또한, 상기 제2 전극(34)은, 상기 제2 전선(32)의 말단에 수직으로 배치되고 상기 제1 다공막바디(21a)의 둘레면에 접하는 제2 전극바디(34a)와, 상기 제2 전극바디(34a)의 일단에서 상기 제1 다공막바디(21a)의 중심을 향하여 수직으로 연장되어 상기 제1 다공막바디(21a)의 상부면 일부에 접하는 제3 연장부(34b)와, 상기 제2 전극바디(34a)의 타단에서 상기 제1 다공막바디(21a)의 중심을 향하여 수직으로 연장되어 상기 제1 다공막바디(21a)의 하부면 일부에 접하는 제4 연장부(34c)를 포함한다.
상기 측정부(30)는, 상기 다공막부(20)에 흐르는 전류를 측정하도록 일측이 상기 제1 전선(31)의 타단에 연결되는 전류계(35)와, 일단이 상기 전류계(35)의 타측에 연결되는 연결선(37)과, 상기 다공막부(20)에 각각 전압을 인가하도록 일측이 상기 연결선(37)의 타단에 접속되고, 타측이 상기 제2 전선(32)에 연결되는 전압부(36)를 더 포함한다.
상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)은, 외부로부터 주입된 에멀젼에 의하여 각각 팽윤되며, 본체의 재질이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)은, 상기 에멀젼이 물과 기름으로 분리되면서 상기 하우징(10) 내부에서 배치된 위치에 따라 각각 다른 저항값을 가지므로, 상기 전압부(36)에서 저항을 인가하는 경우 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)에 각각 다른 값의 전류가 흐를 수 있으며, 상기 전류는 상기 전류계(35)에서 측정된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유중수분 측정방법은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중수분 측정장치에 물과 기름이 혼합된 에멀젼을 주입하는 에멀젼 주입단계(S1)와, 에멀젼 주입단계(S1)가 수행된 후 전압부(36)에서 제1 다공막(20a) 내지 제8 다공막(20h)의 양단에 각각 소정의 전압을 인가하는 전압 인가단계(S2)와, 상기 전압 인가단계(S2)가 수행된 후, 전류부(35)에서 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)을 흐르는 전류를 각각 측정하는 전류 측정단계(S3)를 포함한다.
상기 에멀젼 주입단계(S1)에서는 유중수분 측정장치의 내부에 물이 분산된 중유를 포함하는 에멀젼이 상기 유중수분의 측정장치의 부피 대비 80% 이상 90%를 차지하도록 채워지며, 상기 에멀젼이 상기 유중수분의 측정장치의 부피 대비 80% 미만으로 채워지는 경우 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)이 충분히 상기 에멀젼에 함침되지 않아 측정결과의 정확도가 감소한다.
또한, 상기 에멀젼이 상기 유중수분 측정장치의 부피 대비 90% 초과로 채워지는 경우, 야외 조건에서 상기 에멀젼이 외부로 넘칠 수 있으며, 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)에 연결된 제1 전선(31)과 제2 전선(32)의 피복을 녹여 손상시키면서 전류가 누전되어 측정 정확도가 감소한다.
상기 전압 인가단계(S2)에서는, 상기 제1 다공막(20) 내지 상기 제8 다공막에 5V 이상 10V 이하의 전압이 인가된다.
상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)에 인가되는 전압이 5V 미만인 경우, 인가 전압이 약해 전류가 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)을 따라 전자가 이동하기 어려워 측정이 불가능하고, 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)에 인가되는 전압이 10V 이상인 경우 물 자체가 전기분해될 수 있으며 불필요한 전기에너지가 소비된다.
상기 전류 측정단계(S3)에서는, 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h)을 통하여 각각 이동하는 전류를 상기 전류부(35)에서 측정하므로 상기 제1 다공막(20a) 내지 상기 제8 다공막(20h) 각각에 수분이 존재하는지를 전류의 흐름을 측정하여 확인할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유중수분 농도검출방법은, 암모니아수와 알코올을 혼합하여 암모니아수용액을 준비하는 암모니아혼합액 준비단계(S10)와, 증류수에 옥살산암모늄을 첨가하여 옥살산암모늄용액을 준비하는 옥살산암모늄용액 준비단계(S20)와, 증류수에 염화스트론튬을 첨가하여 염화스트론튬용액을 준비하는 염화스트론튬용액 준비단계(S30)와, 물과 기름이 혼합된 에멀젼과 상기 암모니아수를 혼합하여 제1 혼합용액을 제조하는 제1 혼합용액 제조단계(S40)와, 상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액을 혼합하여 제2 혼합용액을 제조하는 제2 혼합용액 제조단계(S50) 및 상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액을 혼합하여 제3 혼합용액을 제조하는 제3 혼합용액 제조단계(S60)를 포함한다.
상기 암모니아혼합액 준비단계(S10)에서는, 일반적으로 전체 중량 대비 25중량% 이상 30중량% 이하의 암모니아를 포함하는 수용액인 상기 암모니아수와 상기 알코올을 부피비 2:1 이상 1:2 이하의 범위로 혼합하여 암모니아수용액을 제조한다.
상기 암모니아수와 상기 알코올을 부피비 2:1 미만으로 혼합하는 경우, 상기 암모니아수에서 증발한 암모니아로 인하여 악취가 발생할 수 있으며, 특히 환기가 어려운 공간에 설치된 연소시설에서 측정을 진행하는 경우 작업자가 흡입하여 건강이 악화될 수 있다.
또한, 상기 암모니아수와 상기 알코올을 부피비 1:2를 초과하여 혼합하는 경우, 전체 중량 대비 상기 암모니아수의 비율이 감소하여 상기 옥살산암모늄이 에멀젼 내부의 수분에서 이온으로 분리되는 비율이 감소한다.
상기 옥살산암모늄용액 준비단계(S20)는. 상기 옥살산암모늄을 증류수 대비 0.4M 이상 0.6M 이하의 농도로 농도로 증류수에 첨가하여 옥살산암모늄용액을 제조한다.
상기 옥살산암모늄을 증류수 대비 0.4M 미만의 농도로 증류수에 첨가하는 경우, 상기 염화스트론튬과 반응하여 불용성 화합물(옥살산스트론튬)을 형성하는 옥살산암모늄의 양이 부족해지는 문제점이 있다.
또한, 상기 옥살산암모늄을 증류수 대비 0.6M를 초과하는 농도로 증류수에 첨가하는 경우, 상기 옥살산암모늄이 상기 염화스트론튬 대비 과량으로 존재하므로 낭비되는 옥살산암모늄이 증가된다.
상기 염화스트론튬용액 준비단계(S30)는 상기 염화스트론튬을 증류수 대비 0.1M 이상 0.2M 이하의 농도로 증류수에 첨가하여 염화스트론튬용액을 제조한다.
상기 염화스트론튬을 증류수 대비 0.1M 미만의 농도로 증류수에 첨가하는 경우, 상기 옥살산암모늄과 반응하여 불용성 화합물(옥살산스트론튬)을 형성하는 염화스트론튬의 양이 부족해지는 문제점이 있다.
또한, 상기 염화스트론튬을 증류수 대비 0.2M를 초과하는 농도로 증류수에 첨가하는 경우, 상기 염화스트론튬이 상기 옥살산암모늄 대비 과량으로 존재하므로 낭비되는 염화스트론튬이 증가된다.
상기 제1 혼합용액 제조단계(S40)는. 상기 에멀젼과 상기 암모니아수용액을 부피비 3:1 이상 1:1 이하의 범위로 혼합하여 제1 혼합용액을 제조한다.
상기 제1 혼합용액 제조단계(S40)가 수행되기 전, 상기 에멀젼은 소정의 분말 형태인 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA)가 첨가되며, EDTA에 금속 이온이 배위결합되어 침전물을 형성한다.
상기 에멀젼과 상기 암모니아수용액을 부피비 3:1 미만이거나 1:1을 초과하는 경우, 상기 암모니아수용액에 포함된 암모니아가 상기 에멀젼으로 녹아드는 양이 부족해지거나, 상기 에멀젼에 암모니아가 포화되어 더 이상 녹아들지 못하므로 상기 암모니아가 낭비된다.
상기 옥살산암모늄용액 혼합단계는. 상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액을 부피비 4:1 이상 2:1 이하의 범위로 혼합하여 제2 혼합용액을 제조한다.
상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액이 부피비 4:1 미만으로 혼합되는 경우, 상기 옥살산암모늄용액에 포함된 옥살산암모늄이 상기 제1 혼합용액에 충분히 용해되지 못한다.
상기 제1 혼합용액과 상기 옥살산암모늄용액이 부피비 2:1을 초과하여 혼합되는 경우, 상기 제1 혼합용액에 용해된 옥살산암모늄이 포화되어 상기 옥살산암모늄용액이 낭비된다.
상기 염화스트론튬용액 혼합단계는. 상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액을 부피비 150:1 내지 50:1의 범위로 혼합하여 제3 혼합용액을 제조한다.
상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액이 부피비 150:1 미만으로 혼합되는 경우, 상기 염화스트론튬용액에 포함된 염화스트론튬이 상기 제3 혼합용액에 충분히 용해되지 못한다.
상기 제2 혼합용액과 상기 염화스트론튬용액이 부피비 50:1을 초과하여 혼합되는 경우, 상기 제2 혼합용액에 용해된 염화스트론튬이 포함되어, 상기 염화스트론튬용액이 낭비된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 유중수분 측정장치의 특성을 평가하기 위하여, 200ml의 중유 오일에 중유 100부피% 대비 증류수 1부피%를 첨가한 후, 마그네틱 바를 넣고 1000RPM의 속도로 교반하여 에멀젼을 제조하였다.
상기 유중수분 측정장치의 내부에는 상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막이 하부부터 소정의 간격으로 이격되어 각각 설치되어 있으며, 본 발명의 실시예에서는 250ml의 유중수분 측정장치의 내부에 다공막 간의 공간이 20ml가 되도록 설치하고 상기 제1 다공막과 상기 제8 다공막의 양단에 각각 백금 재질의 제1 전극와 제2 전극을 설치하였다.
도 5를 참조하면, 상기 에멀젼을 상기 유중수분 측정장치의 내부에 주입하고 시간의 경과에 따라 자연스럽게 분리되도록 하였으며, 하부에 수분이 집중되면서 상기 제1 다공막부터 전류량이 상승하여 상기 제4 다공막까지 전류량의 증가가 관측되었다.
반면, 상기 제5 다공막부터 상기 제8 다공막까지는 전류량의 증가가 관측되지 않아, 상부에 모두 중유층으로 구성되는 것으로 확인하여 상기 에멀젼이 하부의 수분층과 상부의 중유층으로 분리되었음을 육안으로 검사하지 않아도 즉각적인 측정이 가능하다.
따라서, 상기 에멀젼에 수분이 극소량으로 포함된 경우에도 정밀한 측정이 가능한 장점이 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 연료유
2 : 수분
10 : 하우징
11 : 하우징바디
12 : 개구부
13 : 제1 전선삽입공
14 : 제2 전선삽입공
20 : 다공막부
30 : 측정부
31 : 제1 전선
32 : 제2 전선
33 : 제1 전극
34 : 제2 전극
35 : 전류계
36 : 전압부
37 : 연결선
2 : 수분
10 : 하우징
11 : 하우징바디
12 : 개구부
13 : 제1 전선삽입공
14 : 제2 전선삽입공
20 : 다공막부
30 : 측정부
31 : 제1 전선
32 : 제2 전선
33 : 제1 전극
34 : 제2 전극
35 : 전류계
36 : 전압부
37 : 연결선
Claims (17)
- 일측이 개방된 하우징;
상기 하우징의 내측에 배치되는 다공막부; 및
상기 다공막부의 양단에 각각 연결되는 제1 전극 및 제2 전극이 구비된 측정부;
를 포함하고,
상기 다공막부는,
소정의 간격으로 각각 이격되어 배치되는 제1 다공막 내지 제8 다공막을 포함하고,
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막은,
물과 기름이 혼합된 에멀젼에 의하여 각각 팽윤되고,
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막은,
상기 에멀젼이 물과 기름으로 분리되면서 상기 하우징 내부에서의 위치에 따라 각각 다른 저항값을 가지고,
상기 측정부는,
상기 다공막부에 흐르는 전류를 측정하도록 일측이 제1 전선의 타단에 연결되는 전류계;
일단이 상기 전류계의 타측에 연결되는 연결선; 및
상기 다공막부에 각각 전압을 인가하도록 일측이 상기 연결선의 타단에 접속되고, 타측이 제2 전선에 연결되는 전압부;
를 더 포함하고,
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막은,
상기 전압부로부터 인가된 전압에 따라 각각 다른 값의 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 유중수분 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징은,
통형의 하우징바디; 및
직경이 상기 하우징바디의 직경보다 크게 형성되도록 상기 하우징바디의 개방면에서 외측으로 절곡된 개구부;
를 포함하는 유중수분 측정장치.
- 제2항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 하우징바디의 외측둘레면에 서로 마주보도록 형성된 제1 전선삽입공 및 제2 전선삽입공;
을 더 포함하는 유중수분 측정장치.
- 제3항에 있어서,
상기 측정부는,
일단이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 각각 연결되도록 상기 제1 전선삽입공 및 상기 제2 전선삽입공을 각각 관통하여 삽입되는 제1 전선 및 제2 전선;
을 더 포함하는 유중수분 측정장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 유중수분 측정장치에 물과 기름이 혼합된 에멀젼을 주입하는 에멀젼 주입단계;
상기 에멀젼 주입단계가 수행된 후, 전압부에서 제1 다공막 내지 제8 다공막의 양단에 각각 소정의 전압을 인가하는 전압 인가단계; 및
상기 전압 인가단계가 수행된 후, 전류부에서 상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막을 흐르는 전류를 각각 측정하는 전류 측정단계;
를 포함하는 유중수분 측정방법.
- 제9항에 있어서,
상기 전압 인가단계는,
상기 제1 다공막 내지 상기 제8 다공막에 5V 이상 10V 이하의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유중수분 측정방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR1020220030721A KR102659944B1 (ko) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | 유중수분 측정장치, 이를 이용한 측정방법과, 유중수분 농도검출방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102659944B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4082997A (en) | 1974-06-25 | 1978-04-04 | Japan Gasoline Co., Ltd. | Oil detecting device |
| US6614242B2 (en) | 1999-12-08 | 2003-09-02 | Abb Research Ltd | Method and device for oil-in-water measurement |
| KR100489813B1 (ko) * | 2004-07-29 | 2005-05-17 | (주)동명엔터프라이즈 | 유류내 수분감지장치 |
| JP5214067B2 (ja) | 2011-04-07 | 2013-06-19 | 三菱電機株式会社 | 水分濃度検出装置 |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| BE788580A (fr) * | 1971-09-10 | 1973-01-02 | Siemens Ag Albis | Oscillateur pour la production d'impulsions d'onde porteuse a phase coherente |
| KR100581665B1 (ko) | 2002-12-23 | 2006-05-22 | 박길원 | 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치 |
-
2022
- 2022-03-11 KR KR1020220030721A patent/KR102659944B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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| JP5214067B2 (ja) | 2011-04-07 | 2013-06-19 | 三菱電機株式会社 | 水分濃度検出装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| KR20230133568A (ko) | 2023-09-19 |
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