KR20080081236A

KR20080081236A - 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계

Info

Publication number: KR20080081236A
Application number: KR1020080081137A
Authority: KR
Inventors: 박동선
Original assignee: 주식회사 이플러스티; 주식회사 나노하이텍
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2008-09-09
Also published as: KR101010367B1

Abstract

저농도 탁도계란, 광산란법을 이용하여 부유미세입자를 함유한 물 또는 액체의 탁도를 측정하는 정밀 측정계기로서, 광원, 광센서, 집광렌즈, 측정실, 주제어기 등으로 구성되는 장치이다. 저농도 탁도계는 초순수에서 먹는 물과 같이 매우 낮은 농도의 탁도를 측정하기 위한 장치이다. 측정범위는 주로 0~1 NTU 정도로 낮다.

종래의 저농도 탁도계는, 시료 속에 존재하나 육안으로 확인할 수 없는 매우 작은 크기의 기포가 존재할 때 저농도 탁도의 측정에 있어서 큰 문제점을 나타내었다. 미세기포는 빛과 만나면 산란광을 발생시키며 이는 미세부유입자와 동일한 효과이다. 따라서 미세기포를 충분히 제거하지 못하는 종래의 탁도계로는 저농도의 측정이 매우 어려웠다.

본 발명에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여, 미세기포 제거기를 개발하고 저농도 탁도계 내부에 내장시켰다. 이렇게 함으로써, 미세기포 제거기에서 일차적으로 크고 작은 기포를 제거할 수 있도록 하였으며, 미세기포 제거기와 측정실 사이의 연결관을 제거함으로써, 시료가 연결관을 흐를 때 발생하는 미세기포의 발생 가능성도 제거하였다.

본 발명의 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계는,

광원으로써 텅스텐 램프(8), 텅스텐 램프를 고정시키기 위한 텅스텐 램프 홀더(12), 텅스텐 램프 하단에 이격 설치되어 텅스텐 램프로부터 방사되는 빛을 하단 에 위치한 측정실 내부의 시료 중으로 집광시키기 위한 렌즈(9), 렌즈 하단에 원기둥 형상의 측정실을 형성하는 측정실 몸체(14), 측정실 내부 시료 중에 잠기어 있으며 측정실로 입사된 광과 부유미세입자에 의하여 발생하는 산란광을 입사광과 90도 직각 방향에서 감지할 수 있도록 설치된 광센서가 내장된 광센서 어셈블리(15)와,

텅스텐 램프 상단에 형성된 별도의 밀봉된 공간인 측정부 몸체 중간 덮개(19) 및 측정부 몸체 윗 덮개(21) 사이에 위치하며, 텅스텐 램프에 공급되는 전력을 일정하게 유지시키며, 산란광량에 비례하여 광센서로부터 발생되는 전기적 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 탁도 농도로 환산하여 측정을 수행하는 측정부 주제어기(20)와,

시료가 연속적으로 유입되는 측정실 하단의 시료 입구에, 한 몸체로 격막을 사이에 두고 결합되어 있는, 기포의 부력(浮力)을 이용하여 시료 중의 크고 작은 기포를 제거하는 미세기포 제거기(17), 미세기포 제거기 수조(16), 미세기포 제거기 덮개(18) 등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

탁도, 저농도, 기포, 미세기포, 기포제거기, 광산란, 수질

Description

미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계{LOW-RANGE TURBIDITY METER WITH INTERNAL BUBBLE SEPARATOR}

도 1은, 90도 광산란법을 이용하는 저농도 탁도 측정원리를 나타내는 개념도.

도 2는, 정수장에서 시료의 탁도를 측정하기 위한, 일반적인 시스템 구성을 나타내는 개략도.

도 3은, 시료 속의 부유미세입자와 기포에 의하여 발생하는 산란광을 설명하는 개념도.

도 4는, 일반적인 기포제거기가 적용된 대한민국 특허 제10-0643176호 '온라인 탁도 측정장치'의 구성도.

도 5는, 상기 도 4를 구성하는 기포제거기의 내부 형상을 나타내는 단면도.

도 6은, 대한민국 특허 제10-0572370호 '저탁도용 탁도측정장치 및 그 측정방법'을 구성하는 기포제거기의 내부 형상을 보여주는 단면도.

도 7은, 일본의 세컨 사(SEKEN 社)가 개발한, 원심력을 이용하여 액체와 기포를 분리하는 미세기포제거기의 원리를 설명하는 개념도.

도 8은, 도 1의 90도 광산란법을 이용하여 저농도 탁도를 측정하기 위한, 본 발명의 '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계' 측정부의 단면도.

도 9는, 도 8에 제시한 본 발명의 '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'의 측정부에 내장된 미세기포 제거기의 동작원리를 설명하는 단면도.

도 10은, 본 발명의 구성품인 미세기포 제거기를 적용하지 않았을 때와 적용하였을 때의 탁도 측정값 비교 그래프.

도 11은, 지시부 및 측정부로 구성되는, 본 발명의 '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'의 외관 도면.

도 12는, 도 11의 지시부의 실물 사진.

도 13은, 도 11의 측정부의 실물 사진.

도 14는, 도 11의 본 발명의 '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'의 현장 설치 형태의 일례.

도 15는, 도 13의 측정부를 구성하는 측정부 센서부의 사진.

도 16은, 도 13의 측정부를 구성하는 측정부 몸체의 사진.

도 17은, 미세기포 제거기가 분리된 측정부 몸체의 사진.

도 18은, 도 16의 측정부 몸체에서 분리된 미세기포 제거기의 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 광원(LIGHT SOURCE) 2 : 렌즈(LENS)

3 : 경통(APERTURE) 4 : 측정실

5 : 투과광(TRANSMITTED LIGHT) 6 : 90도 산란광(SCATTERED LIGHT)

7 : 광센서(LIGHT DETECTOR) 8 : 텅스텐 램프

9 : 렌즈 10 : 텅스텐 램프 전원선

11 : 광센서 신호선 12 : 텅스텐 램프 홀더(HOLDER)

13 : 경통(APERTURE) 14 : 측정부 몸체(BODY)

15 : 광센서 어셈블리(ASSEMBLY) 16 : 미세기포 제거기 수조

17 : 미세기포 제거기 18 : 미세기포 제거기 덮개

19 : 측정부 몸체 중간 덮개 20 : 측정부 주제어기

21 : 측정부 몸체 윗 덮개 22 : 신호선 지지 마개

23 : 측정부 주 전선(MAIN CABLE) 24 : 미세기포 제거기 덮개

25 : 미세기포 제거기 수조 26 : 제 1 미세기포 제거기

27 : 제 2 미세기포 제거기 28 : 지시부

29 : 액정화면(LCD) 30 : 키보드

31 :측정부 주 전선 32 : 측정부

33 : 지시부 34 : 액정화면

35 : 키보드 36 : 측정부

37 : 지시부 38 : 측정부

39 : 측정부 주 전선 40 : 측정부 몸체 윗 덮개

41 : 텅스텐 램프 42 : 광센서 어셈블리

43 : 제 1 미세기포 제거기 44 : 제 2 미세기포 제거기

45 : 측정부 몸체 46 : 측정부 몸체

47 : 측정실 48 : 미세기포 제거기 수조

49 : 미세기포 제거기

우리나라 환경부는 먹는 물에 대한 국민적인 신뢰를 회복하기 위하여, 먹는 물을 생산하는 정수장에는 수질을 정밀하게 측정할 수 있는 정밀 계측기를 의무적으로 설치하고 1일 24시간, 365일 연속적으로 상시모니터링하도록 법규(정수처리에 관한 기준, 환경부 고시 2002-106호)를 시행하였다. 측정 항목으로는 탁도, 잔류염소, 산도(pH), 수온 등이 포함되었다.

상기 측정 항목 중에서 먹는 물의 수질을 나타내는 가장 중요한 지표인 탁도(NEPHELOMETRIC TURBIDITY)는 물의 흐림 정도를 정량적으로 나타낸 지표이다.

도 1은 미국환경보호청(EPA, ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY)의 연방법규('DETERMINATION OF TURBIDITY BY NEPHELOMETRY, METHOD 180.1', ENVIRONMENTAL MONITORING SYSTEMS LAB., OFFICE OF RESEARCH AND DEVELOPMENT, AUGUST 1993, REV., 2.0) 및 그 해설서('US EPA GUIDANCE MANUAL TURBIDITY PROVISIONS', APRIL 1999, P.11-5)에 제시되어 있는 탁도 측정원리를 설명하는 개념도이다. 우리나라 환경부는 미국환경보호청의 탁도 측정법을 국가 표준(환경부 고시 제2002-91호, 02.06.21 개정)으로 채택하였다. 도 1에서, 광원(1, LAMP)으로부터 조사(照射)된 빛은 렌즈(2, LENS)를 통과한 후 경통(3)을 거쳐서 집광되어 측정실(4)로 입사된다. 측정실 내부에는 측정하고자 하는 시료가 있으며 시료 속에 함유된 부유미세입자는 입사된 광과 만나면 산란광(6, SCATTERING LIGHT)을 발생시킨다. 산란 현상은 전방산란(FORWARD SCATTERING), 후방산란(BACKWARD SCATTERING), 90도 산란 등이 있으나 미국 환경보호청은 90도 산란광을 이용하여 저농도 탁도를 측정하도록 규정하고 있다. 시료 속에 부유미세입자가 많을수록 산란광량은 증가하고, 탁도 측정값도 이에 비례하여 증가한다. 미세입자를 만나지 않고 시료 속을 통과하여 광원의 맞은 편에 도달한 광선은 투과광(5, TRANSMITTED LIGHT)이라고 부른다. 국제 표준인 ISO 7027(INTERNATIONAL STANDARD, 'WATER QUALITY-DETERMINATION OF TURBIDITY', THIRD EDITION, 1999)에서는 산란광을 이용한 탁도 측정은 0~40 NTU(NEPHELOMETRIC TURBIDITY UNIT) 범위에서만 적용하고, 이를 초과하는 농도에서는 투과광을 이용하여 측정하도록 규정하고 있다. 즉, 취수장의 원수는 투과광을 이용하고, 정수장의 먹는 물은 90도 산란광을 이용하여 탁도를 측정하는 것이 일반적인 국제 표준이다. 탁도는, 원수에서는 고농도(40 FAU 이상, FORMAZINE ATTENUATION UNIT)이며, 정수에서는 저농도(1 NTU 미만), 하수종말처리장에서 하수처리 후에는 1~10 NTU 정도이다. 국내 먹는 물 정수장에서는 정수장 출구에서의 탁도를 0.1~0.5 NTU 정도로 관리하고 있다. 세계보건기구(WHO)는 1.0 NTU를 초과하는 물은 식수로 사용하지 말 것을 권장하고 있다.

도 2는 우리나라 중소기업청이 지원한 기술개발사업의 사업계획서(중소기업기술혁신개발사업 사업계획서, '정수장용 저농도 탁도 자동연속측정기 개발, 1.0 NTU 이하', P.10, 중소기업청, 2003년 5월 30일)와, 최종보고서(중소기업기술혁신개발사업 최종보고서, '정수장용 저농도 탁도 자동연속측정기 개발, 1.0 NTU 이하', P.13, 중소기업청, 2004년 9월 30일)에 제시되어 있는, 정수장에서의 탁도계 구성을 나타내는 구성도이다.

도 2에서는, 도 1의 탁도 측정원리를 구현하는 측정실과 마이크로컨트롤러 뿐만 아니라, 펌프, 수조, 유량계, 미세기포 제거기(BUBBLE SEPARATOR, 또는 BUBBLE TRAP) 등이 추가되어 있음을 알 수가 있다. 정수장의 먹는 물과 같은 저농도(0.1~0.5 NTU) 탁도를 측정하기 위해서는, 도 2와 같이 측정실 전방에 수조를 설치하여 큰 기포를 제거하고, 유량의 측정과 조절이 가능한 유량계(FLOW CONTROLLER, 또는 SPEED CONTROLLER)를 통과한 다음, 다시 미세기포 제거기를 설치하여 미세기포를 제거하여야 한다. 이러한 방법은 1990년대 해외 뿐만 아니라 국내에서도 일반적으로 널리 사용된 방법이다. 펌프를 이용하여 외부로부터 시료를 채취하여 탁도 측정실로 시료를 연속적으로 공급할 때는 시료 속에 기포가 너무 많이 포함되어 있어서 저농도 탁도의 측정이 불가능하기 때문이다.

도 3에는 시료 중에 포함된 미세입자와 기포가 동일하게 빛을 산란시키는 작용을 한다는 것을 설명하는 그림이 제시되어 있다. 빛이 기포를 만나면 기포의 표면에서 반사 또는 굴절하여 산란광을 발생시킬 수 있으며, 기포를 통과한 빛도 밀도가 다른 매질을 통과하기 때문에 굴절된다. 따라서 시료 중의 미세기포를 제거하지 않으면 저농도 탁도를 측정할 수 없음을 알 수가 있다.

도 4는, 기포제거기가 적용된 대한민국 특허 제10-0643176호 '온라인 탁도 측정장치'의 구성도이다. 도 4의 구성품인 기포제거기의 내부 형상을 나타내는 단면도가 도 5에 제시되어 있다. 도 5의 기포제거기는 진정한 의미에서 기포제거기라고 명명하기에는 다소 부족한 면이 있다. 도 2에서 설명한, 이전부터 일반적으로 널리 사용된 단순한 구조의 수조와 동일하기 때문에 미세기포 제거기의 기능을 충실히 수행하는 구조물이라고 할 수는 없다.

도 6은, 대한민국 특허 제10-0572370호 '저탁도용 탁도측정장치 및 그 측정방법'을 구성하는 기포제거기의 내부 형상을 보여주는 단면도이다. 입구를 통해서 유입된 시료는, 중앙의 원기둥 형상을 넘어가면서 기포가 제거되는 원리이다. 이러한 형상은 큰 기포를 제거하기 위해서 일반적으로 널리 사용되어 왔던 방법이다. 이러한 단순한 형태로는 미세기포 제거 효율이 높을 수 없다. 이러한 형상을 이용할 경우에는 시료의 유속 또는 유량을 아주 작게 하여야 한다. 많은 유량을 공급할 경우, 기포가 제거되지 않고 넘어가거나, 오히려 넘어가면서 기포가 더 많이 발생할 수 있기 때문이다.

국내에 등록된 특허 중에서, 일본의 '후지 텐키 가부시키가이샤'가 출원한 '탁도의 측정방법 및 장치', 특허 제10-0503020호에는 광학적, 전기적으로 탁도를 측정하는 기술에 관해서 언급하고 있으나, 시료 중의 미세기포가 제거되지 않으면 연속 측정이 불가능함을 언급하지 않고 있다.

도 7은, 일본의 세켄사(SEKEN 社)가 개발한, 원심력을 이용하여 액체와 기포를 분리하는 미세기포 제거기의 원리를 설명하는 개념도이다. 이 미세기포 제거기는 반도체 생산 공정에서 여러 가지 화학약품의 유량을 정밀하게 제어하는 유량제 어기(FLOW CONTROLLER) 전방에 설치하기 위하여 개발한 것이다. 화학약품의 유량을 연속적으로 정밀하게 측정하고 제어하기 위해서는 약품 속의 기포를 제거하지 않으면 불가능하다. 도 7에서, 시료 입구로 도입된 액체에는 기포가 포함되어 있다. 그러나 액체는 기포보다 밀도가 높기 때문에 회전하면서 바깥쪽으로 빠져 나가고 기포는 가운데 부분으로 모이게 된다. 가운데로 모인 기포는 부력에 의해서 구멍이 뚫린 관을 통해서 기포 출구로 배출된다. 이렇게 원심력과 부력을 이용하는 미세기포 제거기는 성능이 매우 우수하며 유량이 큰 경우에도 적용이 가능하다. 단, 유량이 커지면 크기와 형상이 적합하도록 별도로 설계하여야 하고, 유체역학 분야의 전문가가 아니면 설계하기 어렵다.

시료를 측정실에 충분히 긴 시간 동안 놓아 두고, 시료와 시료 용기를 동일한 온도로 유지하면 시료 속의 기포가 부력에 의해서 공기 중으로 빠져 나오지만, 연속적으로 흐르는 시료의 탁도를 측정할 때는 미세기포가 완전히 제거되지 않고 시료의 흐름과 함께 이동하거나, 이동 경로 중에서 기포가 추가로 발생하기도 한다.

유체의 형태 중에서 층류(LAMINAR FLOW)에서는 기포 발생이 작으며 존재하는 기포도 부력에 의해서 잘 제거되는 편이나, 난류(TURBULENT FLOW)에서는 유동 내부에서 기포가 추가적으로 발생한다. 그래서, 저농도 탁도계의 유입 시료수를 일정한 유량으로 유지할 뿐만 아니라 매우 작은 유량을 흐르게 하는 것이 일반적이다.

미세기포 제거기는 기포의 부력과 물분자의 표면장력, 응집력 등과 관련된 고전적인 유체역학적 기구이다. 기포의 부력을 이용하여 미세기포가 자연적으로 시료의 자연표면으로 부상하여 제거되도록 디자인하거나, 일본의 세켄사와 같이 물분자와 미세기포의 밀도 차이를 이용한 운동에너지(원심력)의 극대화를 통한 분리방법 등이 있다.

미세기포가 자연적으로 물(시료) 표면으로 부상하여 제거되도록 하기 위해서는 미세기포를 포함한 시료의 이동 경로가 길어져야 한다. 이론적으로는, 층류 형태로 저항이 거의 없는 매끄러운 유로를 따라서 무한히 흘러갈 경우에는 유동 속의 미세기포가 부력에 의해서 충실히 제거된다. 그러나 실제 탁도계에서는 유체의 이동 경로 길이를 무한히 길게 할 수 없으므로, 이를 최적화하고 기구물의 부피도 최소가 되도록 기구의 설계에 유의하여야 한다. 또한 탁도계 내부에 미세기포 제거기를 내장시킬 수 있다면, 도 2의 미세기포 제거기와 측정실을 연결하는 관로에서 추가로 발생하는 미세기포를 방지할 수 있는 장점도 있다.

본 발명은, 상기에서 언급한 바와 같이, 시료 중의 미세기포를 연속적으로 충실히 제거할 수 있는, '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'를 제공하기 위하여 안출한 것이다. 90도 산란광을 측정하여 탁도값으로 환산하는 저농도 탁도계에 있어서, 광학부(OPTICAL PARTS)의 구성은 도 1과 같이 미국 환경보호청(EPA)의 표준 측정법(EPA METHOD 180.1)을 충족시키도록 설계하였으므로 기술적으로 특별하지 않다. 그러나 저농도 탁도를 측정하기 위해서는 미세기포의 제거 효율이 높은 미세기포 제거기가 반드시 개발되어야 한다. 종래의 기술에서는 성능이 우수한 미 세기포 제거기가 제공되지 않았다.

본 발명의, 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계(LOW-RANGE TURBIDITY METER WITH INTERNAL BUBBLE SEPARATOR)는 도 8에서와 같이,

광원으로써 텅스텐 램프(8), 텅스텐 램프를 고정시키기 위한 텅스텐 램프 홀더(12, LAMP HOLDER), 텅스텐 램프 하단에 이격 설치되어 텅스텐 램프로부터 방사되는 빛을 하단에 위치한 측정실 내부의 시료 중으로 집광시키기 위한 렌즈(9), 렌즈 하단에 원기둥 형상의 측정실을 형성하는 측정부 몸체(14), 측정실의 시료로 입사된 광(LIGHT)과 시료 중의 부유미세입자에 의하여 발생하는 산란광을 입사광과 90도 직각 방향에서 감지할 수 있도록 측정실 내부 시료 중에 잠기도록 설치된 광센서(PHOTO DIODE)가 내장된 광센서 어셈블리(15)와,

텅스텐 램프 상단에 형성된 별도의 밀봉된 공간인 측정부 몸체 중간 덮개(19) 및 측정부 몸체 윗 덮개(21) 사이에 위치하며, 텅스텐 램프에 공급되는 전력을 일정하게 제어 및 유지시키며, 산란광에 의해서 발생하는 광센서로부터의 전기적 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 탁도 농도로 환산하는 측정 기능을 수행하는 측정부 주제어기(20, MAIN CONTROLLER)와,

측정실 하단의 시료가 도입되는 입구에, 한 몸체로 격막을 사이에 두고 결합되어 있는, 기포의 부력(浮力, BUOYANCY)과 긴 이동거리를 이용하여 시료 중의 크고 작은 기포를 제거하는 미세기포 제거기(17, BUBBLE SEPARATOR 또는 BUBBLE TRAP), 미세기포 제거기 수조(16), 미세기포 제거기 덮개(18) 등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 9와 같이, 미세기포 수조(25)의 하단에 위치한 시료 입구로부터 도입된 시료는 제 1 미세기포 제거기(26)의 첫 번째 유로를 따라서 상승하여 상부에서 인접한 두 번째 유로로 넘어가고, 두 번째 유로에서는 시료가 하강하여 하부에서 인접한 세 번째 유로로 넘어가는 형태의 유로를 반복하여 통과한 후, 제 1 미세기포 제거기(26)의 끝에 이르러서는 하부에 위치한 구멍을 통과하여 격벽을 사이에 두고 인접한 제 2 미세기포 제거기(27)로 도입되어, 제 1 미세기포 제거기에서와 동일한 형태로 상승과 하강을 반복하는 형태로 제 2 미세기포 제거기를 통과한 후 마지막에 이르러서는 하부에 위치한 구멍을 통과하여 격벽을 사이에 두고 인접한 수로를 따라서 이동한 후 시료 출구를 빠져 나가는 형태의 미세기포 제거기를 특징으로 한다. 그리고, 미세기포 제거기를 통과하며 시료 중에서 공기 중으로 빠져 나온 기포는 도 9의 오버플로우 관을 통해서 공기 중으로 확산되거나, 미세기포 제거기 덮개(24)와 미세기포 제거기 수조(25) 사이의 작은 틈을 통해서 공기 중으로 확산된다.

아울러, 시료가 도 9의 미세기포 제거기의 시료 출구를 통과한 후 곧바로 도 8의 탁도계 측정실로 도입되도록 한, 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계를 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 8 및 도 9에 제시된 2단 미세기포 제거기를, 단순히 3단 또는 3단 이상으로 증가시키더라도 통상의 지식을 소유한 자는 동일한 효과를 발생시키는 동일한 발명임을 충분히 이해할 수 있다.

도 10은, 도 8 및 도 9의 미세기포 제거기(17, 26, 27)를 수조(16, 25)로부터 외부로 분리하고 시료를 공급하였을 때의 측정값과, 미세기포 제거기를 설치한 후 시료를 공급하였을 때의 측정값을 비교한 그래프이다. 이 때 사용된 시료는 ISO 7027의 제조법을 따라서 제조된 1.0 NTU 포마진(FORMAZINE, C₂H₄N₂) 수용액이다. 도 10의 측정값 비교 그래프에서, 미세기포 제거기를 사용하지 않은 측정값의 베이스라인(BASE LINE)은 미세기포 제거기를 사용한 측정값의 베이스라인보다 10~30% 정도 높은 값으로 측정되고 있다. 또한 미세기포 제거기를 사용하지 않으면 큰 기포가 측정실을 통과할 때마다 수백퍼센트의 높은 피크(PEAK) 값을 불규칙하게 보여 주고 있다. 그래프에서 두 가지 측정값의 베이스라인이 10~30% 정도 차이나는 것은 미세기포에 의한 현상이다. 즉, 미세기포 제거기를 사용하지 않은 시료 중에는 많은 미세기포(서브마이크로 크기에서 수 마이크로 크기의 기포)가 있기 때문에, 기본적으로 다소 높은 값이 측정되는 것이다.

도 11은, 상용화된 일반적인 형태의 탁도계 구성이다. 즉, 탁도계의 측정을 수행하는 측정부(32)와, 사용자와의 인터페이스를 담당하는 지시부(28) 등으로 구성된다. 측정부와 지시부는 디지탈 통신선, 아날로그 신호선, 및 전원공급선 등으로 구성되는 측정부 주전선(31)으로 연결된다. 사용자와의 인터페이스를 담당하는 지시부(28)는 사용자의 명령을 받아들이는 키보드(30)와 측정값을 표시하거나 진행상황 등을 화면에 보여주는 액정화면(29) 등으로 구성된다. 또한 지시부에는 측정 된 값을 디지탈 통신(RS232, RS482, RS422, 또는 TCP-IP) 또는 아날로그 출력신호를 통해서 원거리로 전송하는 기능도 포함되어 있다. 탁도 측정을 수행하는 측정부(32)에는 시료 입구, 시료 출구, 오버플로우 출구 등이 있다.

도 12에는 본 발명에서 제공하는, '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'가 연결되어 사용될 수 있는, 사용자 인터페이스를 담당하는 지시부(33)의 실물 사진이 제시되어 있다. 이러한 지시부는 상업화된 계측기에서 통상적으로 제공되는 계측기의 일 구성품이다.

도 13에는 본 발명에서 제공하는, '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'의 실물 외관 사진이 제시되어 있다. 도 8의 실물 사진이다. 이 탁도계에 도 12의 지시부가 연결되어 사용되거나, 탁도계에서 개인용 컴퓨터로 디지탈 신호선(RS232, RS485, RS422, 또는 TCP-IP)을 통해서 디지탈 통신을 수행할 수도 있다.

도 14는, 본 발명에서 제공하는 '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계(38)'와, 사용자 인터페이스를 담당하는 지시부(37)가 실제의 거치대에 설치된 형태의 도면이다.

도 15는, 본 발명에서 제공하는, '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'의 구성품인 측정부 주전선(39), 측정부 몸체 윗 덮개(40), 텅스텐 램프(41), 광센서 어셈블리(42) 등이 조립된 실물의 사진이다.

도 16은, 본 발명에서 제공하는, '미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계'를 구성하는 제 1 미세기포 제거기(43), 제 2 미세기포 제거기(44), 측정부 몸체(45) 등이 조립된 실물의 사진이다.

도 17은, 도 16에서 제 1 미세기포 제거기(43)와 제 2 미세기포 제거기(44)를 외부로 제거한 후 보이는, 미세기포 제거기 수조(48), 측정부 몸체(46), 측정실(47) 등의 외관 사진이다.

도 18은, 도 16에서 외부로 제거한 미세기포 제거기(49)의 실물 외관 사진이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 저농도 탁도계에서는 단순한 형태의 수조나 크기가 큰 기포를 제거하는 단순한 형태의 기포제거기를 제공하였으나, 본 발명에서는 시료의 이동 경로를 길게 하여 미세한 크기의 기포조차도 충분히 제거될 수 있는 구조의 유로를 확보한 미세기포 제거기를 탁도계에 내장하였다. 이렇게 함으로써 본 발명은 종래의 탁도계의 단점들을 극복한 유용한 발명인 것이다.

통상적인 저농도 탁도계에 관한 지식의 소유자는 본 발명의 정신에 따라 다양한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있고, 이러한 변형이 본 발명의 정신과 정밀한 실험을 통하여 확인한 효과를 뛰어넘는 새로운 것이 아님을 이해할 것이다. 또한 본 발명에 의한 효과가 매우 큼을 이해할 것이다.

Claims

광원으로써 텅스텐 램프(8), 텅스텐 램프를 고정시키기 위한 텅스텐 램프 홀더(12), 텅스텐 램프 하단에 이격 설치되어 텅스텐 램프로부터 방사되는 빛을 하단에 위치한 측정실 내부의 시료 중으로 집광시키기 위한 렌즈(9), 렌즈 하단에 원기둥 형상의 측정실을 형성하는 측정실 몸체(14), 측정실의 시료로 입사된 광과 시료 중의 부유미세입자에 의하여 발생하는 산란광을 입사광과 90도 직각 방향에서 감지할 수 있도록 측정실 내부 시료 중에 잠기도록 설치된 광센서가 내장된 광센서 어셈블리(15)와,

텅스텐 램프 상단에 형성된 별도의 밀봉된 공간인 측정부 몸체 중간 덮개(19) 및 측정부 몸체 윗 덮개(21) 사이에 위치하며, 텅스텐 램프에 공급되는 전력을 일정하게 제어 및 유지시키며, 산란광에 의해서 발생하는 광센서로부터의 전기적 신호를 증폭하고 증폭된 신호를 탁도 농도로 환산하는 측정 기능을 수행하는 측정부 주제어기(20)와,

시료가 연속적으로 유입되는 측정실 하단의 시료가 도입되는 입구에, 한 몸체로 격막을 사이에 두고 결합되어 있는, 기포의 부력과 긴 이동거리를 이용하여 시료 중의 크고 작은 기포를 제거하는 미세기포 제거기(17), 미세기포 제거기 수조(16), 미세기포 제거기 덮개(18) 등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계.
제 1항에 있어서, 미세기포 수조(25)의 하단에 위치한 시료 입구로부터 도입된 시료는 제 1 미세기포 제거기(26)의 첫 번째 유로를 따라서 상승하여 상부에서 인접한 두 번째 유로로 넘어가고, 두 번째 유로에서는 시료가 하강하여 하부에서 인접한 세 번째 유로로 넘어가는 형태의 유로를 반복하여 통과한 후, 제 1 미세기포 제거기(26)의 끝에 이르러서는 하부에 위치한 구멍을 통과하여 격벽을 사이에 두고 인접한 제 2 미세기포 제거기(27)로 도입되어, 제 1 미세기포 제거기에서와 동일한 형태로 상승과 하강을 반복하는 형태로 제 2 미세기포 제거기를 통과한 후 마지막에 이르러서는 하부에 위치한 구멍을 통과하여 격벽을 사이에 두고 인접한 수로를 따라서 이동한 후 미세기포 수조(25)의 시료 출구를 빠져 나가는 형태의 미세기포 제거기를 내장하는, 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계.
저농도 탁도를 측정할 때 시료에 존재하는 미세기포를 제거하는 방법으로서,

시료 입구로부터 도입된 시료는 제 1 미세기포 제거기(26)의 첫 번째 유로를 따라서 상승하여 상부에서 인접한 두 번째 유로로 넘어가고, 두 번째 유로에서는 시료가 하강하여 하부에서 인접한 세 번째 유로로 넘어가는 형태의 유로를 반복하여 통과한 후, 제 1 미세기포 제거기(26)의 끝에 이르러서는 하부에 위치한 구멍을 통과하여 격벽을 사이에 두고 인접한 제 2 미세기포 제거기(27)로 도입되어, 제 1 미세기포 제거기에서와 동일한 형태로 상승과 하강을 반복하는 형태로 제 2 미세기포 제거기를 통과하도록 하는 것을 특징으로 포함하는 측정시료 내 미세기포의 제거 방법.