KR20090005850A - Detector of fuel oil and detecting method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휘발유 및 경유와 같은 연료유에 다른 성분의 물질이 혼입되어 있는 경우 판별할 수 있는 연료유의 검사장치 및 검사방법에 대한 것이다.The present invention relates to a fuel oil inspection apparatus and an inspection method which can be discriminated when a substance of another component is mixed in fuel oil such as gasoline and diesel.
최근 연료유 가격의 급등으로 유사 휘발유, 유사 경유와 같은 유사 연료유의 사용이 급증하고 있으며, 이로 인한 연간 탈세액이 7,000억원에 이른다고 알려져 있다. 유사 휘발유의 경우 용제인 소부코트신너와 에나멜신너를 혼합하여 제조하는 것이 일반적이며, 유사 경유의 경우 경유에 등유 또는 바이오디젤을 혼합하여 제조하는 것으로 알려져 있다.The recent surge in fuel oil prices has led to a surge in the use of similar fuel oils, such as pseudo gasoline and diesel. This results in annual tax evasion of up to 700 billion won. In the case of pseudo gasoline, it is common to prepare a mixture of sobucot thinner and enamel thinner, which are solvents, and it is known to prepare kerosene or biodiesel in diesel fuel.
현재 연료유의 검사 방법은 GC-Mass나 FT-IR과 같은 고가의 분석장비로 분석하고 있다. 그러나 이러한 장비는 수천만원을 호가하는 고가이며, 사용법도 어렵고 휴대형으로 이용하기에 어려움이 있어 사용 여건에 제약이 있다. 따라서 전국 각지의 주유소, 유통업자의 연료유를 모두 수거하여 검사하기가 곤란한 실정이다. 특히 2007년 7월부터 유사 연료유를 사용하는 사용자 처벌법이 시행될 예정이나 현재로써는 유사 연료유를 주입하는 현장을 목격하지 않으면 단속할 수 있는 방법이 없는 실정이다.Currently, fuel oil inspection methods are analyzed by expensive analytical equipment such as GC-Mass or FT-IR. However, such equipment is expensive, costing tens of millions of won, difficult to use, and difficult to use in a portable environment, which limits its use conditions. Therefore, it is difficult to collect and inspect fuel oil of gas stations and distributors all over the country. In particular, in July 2007, the User Penalty Act that uses similar fuel oils will be implemented, but at present, there is no way to crack down if you do not witness the site where similar fuel oils are injected.
이와 같은 유사 연료유를 검출하기 위하여, 대한민국 특허등록번호 10-0494414호에는 자동차 주유구 옆에 연소실을 설치하고 주유시 일부를 채유하여 연소시킨 후, 연소가스에 포함된 이산화탄소, 일산화탄소, 탄화수소의 양을 적외선 검지기로 검지하여 불량 연료유를 검사하는 방법이 개시되어 있다. 이 기술의 경우 장치가 대형으로 휴대형으로 제조하는 것이 곤란하며, 일산화탄소, 이산화탄소, 탄화수소만을 측정하여 유사품 휘발유인지 정품인지 확인하기에는 어려움이 있다는 문제가 있다.In order to detect such similar fuel oil, Korean Patent Registration No. 10-0494414 installs a combustion chamber next to a car's filling port and burns a portion of the fuel oil, and then calculates the amount of carbon dioxide, carbon monoxide and hydrocarbon contained in the combustion gas. A method of detecting a defective fuel oil by detecting with an infrared detector is disclosed. In the case of this technology, it is difficult to manufacture a large-sized portable device, and there is a problem in that it is difficult to determine whether a gasoline or a genuine product is similar by measuring only carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons.
대한민국 특허출원번호 10-2003-0015157호에는 근적외선 분광법을 이용하여 휘발유를 분석하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법의 경우 종래의 적외선분석기인 FT-IR을 이용하는 방법과 크게 차이가 나지 않는다. 다만 적외선 분석기를 보다 저렴하게 제작하고자 노력하였다. 그러나 적외선 분석기를 제작하기 위하여 회절격자(Grating)를 이용하며, 회절격자를 회전시켜 분광을 시키는 등 기본적인 FT-IR의 구조를 가지고 있어 가격을 낮추는 데는 한계가 있어 경제성이 저하된다는 문제가 있다.Korean Patent Application No. 10-2003-0015157 discloses a method of analyzing gasoline using near infrared spectroscopy. This method is not significantly different from the method using a conventional infrared analyzer FT-IR. However, we tried to make infrared analyzer cheaper. However, there is a problem that the economical efficiency is lowered because there is a limit to lower the price because it has a basic FT-IR structure such as using a diffraction grating (Grating), and by rotating the diffraction grating spectroscopy to manufacture the infrared analyzer.
또한 대한민국 실용신안 등록번호 20-0281560호에는 휘발유의 냄새를 측정하는 센서를 이용하여 휘발유를 검사하는 방법이 개시되어 있다. 각 정유사의 휘발유가 갖는 고유의 냄새와 톨루엔, 신너 등의 냄새를 냄새 센서로 구별하는 방법이다. 각 정유사 휘발유의 냄새 차이는 각사에서 사용하는 첨가제에 따라 결정되고 있다. 그러나 유사휘발유를 제조할 때 각 정유사에서 사용하는 첨가제를 사용하면 감지할 수 없는 문제가 있다. 또한 아직 상용화되어 있지 않다.In addition, Korean Utility Model Registration No. 20-0281560 discloses a method for inspecting gasoline using a sensor for measuring the smell of gasoline. It is a method of distinguishing the intrinsic smell of gasoline of each refiner, and the smell of toluene, thinner, etc. with an odor sensor. The difference in the odor of each refinery gasoline is determined by the additive used by each company. However, there is a problem that can not be detected when using the additive used in each refinery when manufacturing pseudo-petrol. It is not yet commercially available.
따라서 간단하면서도 효율적으로 유사 연료유를 검사할 수 있는 방법 및 장치가 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a method and apparatus for inspecting similar fuel oils simply and efficiently.
본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는 유사 휘발유 또는 유사 경유와 같은유사 연료유의 유통을 효과적으로 검출하기 위해 현장에서 1차적으로 간단한 방법을 통해 검사한 후, 유사품의 가능성이 높은 시료만을 채취하여 정밀분석할 수 있도록 하여 검사에 소요되는 비용과 시간을 절약할 수 있는 연료유의 검사장치를 제공하는 것이다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to perform a precise analysis on the spot by the first simple method in the field in order to effectively detect the distribution of similar fuel oil, such as pseudo gasoline or similar diesel, and to analyze precisely by taking only the samples of high likelihood of similar products It is possible to provide a fuel oil inspection device that can save the cost and time required for inspection.
본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는 상기 검사장치를 이용한 연료유의 검사방법을 제공하는 것이다.The second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for inspecting fuel oil using the inspection apparatus.
상기 제1 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the first technical problem,
1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 및 5.5-5.8㎛의 파장 중 하나 이상의 파장을 갖는 단파장 적외선 광원 발생부;A short wavelength infrared light source generator having one or more wavelengths of 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm, 2.1-2.3 μm, 2.6-2.8 μm, and 5.5-5.8 μm;
상기 적외선 광원이 조사되며, 피검 연료유를 내장하는 셀홀더;A cell holder to which the infrared light source is irradiated, and which contains a fuel oil to be tested;
상기 셀홀더를 투과한 적외선 광원을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 검지부; 및A detector for detecting an infrared light source transmitted through the cell holder and converting the light into an electrical signal; And
상기 검지기로부터 받아들인 전기적 신호를 분석하는 연산부;를 구비하는 연 료유 검사장치를 제공한다.It provides a fuel oil inspection apparatus having a; calculating unit for analyzing the electrical signal received from the detector.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 단파장 적외선 광원 발생부는 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 또는 5.5-5.8㎛의 파장을 갖는 하나 이상의 LED를 적외선 광원으로 사용하거나, 또는 밴드 패스 필터를 사용하여 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 및 5.5-5.8㎛ 중 하나 이상의 파장으로 단색화된 적외선 광원이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the short-wavelength infrared light source generator is one or more having a wavelength of 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ or 5.5-5.8㎛ Using an LED as an infrared light source, or using a band pass filter, monochrome with wavelengths of one or more of 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm, 2.1-2.3 μm, 2.6-2.8 μm and 5.5-5.8 μm Infrared light source is preferred.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 셀홀더는 2개의 플레이트 사이에 중심부가 비어 있는 스페이서를 구비하며, 상기 스페이서의 비어 있는 중심부에 피검 연료유가 내장되고, 상기 중심부를 투과할 수 있는 윈도우가 상기 플레이트에 구비되어 있는 것이 바람직하다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the cell holder includes a spacer having an empty center in between the two plates, a test fuel oil is embedded in the empty central part of the spacer, and a window through which the center penetrates is provided. It is preferable that it is provided in the plate.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 연료유가 휘발유인 경우, 상기 적외선 광원의 파장은 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛ 및 2.1-2.3㎛ 중 하나 이상의 파장을 사용하는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, when the fuel oil is gasoline, the wavelength of the infrared light source is preferably used at least one wavelength of 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛ and 2.1-2.3㎛. Do.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 연료유가 경유인 경우, 상기 적외선 광원의 파장은 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 및 5.5-5.8㎛ 중 하나 이상의 파장을 사용하는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, when the fuel oil is diesel, the wavelength of the infrared light source is preferably used at least one of 2.1-2.3 μm, 2.6-2.8 μm and 5.5-5.8 μm.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 검사장치는 휴대용이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the inspection device is preferably portable.
상기 제2 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the second technical problem,
1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 및 5.5-5.8㎛의 파장 중 하나 이상을 갖는 단파장 적외선 광원을 발생시키는 단계;Generating a short wavelength infrared light source having one or more of wavelengths of 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm, 2.1-2.3 μm, 2.6-2.8 μm and 5.5-5.8 μm;
상기 단파장 적외선 광원을 피검 연료유가 내장된 셀 홀더에 조사하는 단계;Irradiating the short-wavelength infrared light source to a cell holder containing a test fuel oil;
상기 셀홀더를 투과한 적외선광을 검지기로 검출하여 그 결과를 전기적 신호로 변환시키는 단계;Detecting infrared light passing through the cell holder with a detector and converting the result into an electrical signal;
상기 전기적 신호를 마이크로프로세서로 처리하여 계산된 흡광도를 이용하여 상기 연료유의 진위를 판별하는 단계;를 포함하는 연료유의 검사방법을 제공한다.And determining the authenticity of the fuel oil using the absorbance calculated by processing the electrical signal with a microprocessor.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
일반적으로 유통되는 유사 휘발유는 휘발유에 용제인 소부코트신너와 에나멜 신너가 기본적으로 혼합되고 있으며, 또한 유사 경유의 경우는 경유에 등유 또는 바이오디젤을 혼합하여 제조하고 있다. 연료유의 품질을 정밀하게 검사하는 방법으로는 비중, 증기압, 인화점, 착화점, 유출온도, 굴절률, 아닐린점 등 휘발유의 물리화학적인 특성과 각 물질의 성분 함량 등에 의해 판단할 수 있으며, 이와 같은 연료유의 품질을 정밀하게 검사하는 전문기관에서는 연료유를 1차적으로 FT-IR로 정밀하게 검사한 후 유사품으로 의심되는 시료에 대해서는 GC-Mass로 다시 2차 검사를 통해 정량검사를 하고 있다.In general, similar gasoline that is circulated is basically a mixture of sobucot thinner and enamel thinner, which are solvents in gasoline, and in the case of similar gasoline, kerosene or biodiesel is mixed with gasoline. The precise inspection of the quality of fuel oil can be judged by the physical and chemical properties of gasoline such as specific gravity, vapor pressure, flash point, ignition point, effluent temperature, refractive index, aniline point, and component content of each substance. Specialized organizations that inspect quality precisely inspect fuel oil primarily with FT-IR and quantitatively inspect samples suspected of similar products through GC-Mass again.
본 발명에서는 연료유를 FT-IR로 1차 분석한다는데 착안하여 경제성 있는 적외선 분석기를 제작하여 유사 연료유 검사장치를 제공하고자 한다.In the present invention, to focus on the first analysis of the fuel oil by FT-IR to manufacture an economical infrared analyzer to provide a similar fuel oil inspection device.
본 발명에 따른 연료유 검사장치 및 검사방법은 간단한 구조만으로 효율적으로 연료유의 진위여부를 판단할 수 있어 연료유 검사의 효율성 및 경제성을 개선하는 것이 가능해진다.The fuel oil inspection apparatus and inspection method according to the present invention can effectively determine the authenticity of fuel oil only with a simple structure, thereby improving the efficiency and economic efficiency of fuel oil inspection.
본 발명에 따른 연료유 검사장치는 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1- 2.3㎛, 2.6-2.8㎛ 및 5.5-5.8㎛의 파장 중 하나 이상의 파장을 갖는 단파장 적외선 광원 발생부; 상기 적외선 광원이 조사되며, 피검 연료유를 내장하는 셀홀더; 상기 셀홀더를 투과한 적외선 광원을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 검지부; 및 상기 검지기로부터 받아 들인 전기적 신호를 분석하는 연산부;를 구비한다.The fuel oil inspection apparatus according to the present invention generates a short wavelength infrared light source having one or more wavelengths of 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm, 2.1-2.3 μm, 2.6-2.8 μm and 5.5-5.8 μm. part; A cell holder to which the infrared light source is irradiated, and which contains a fuel oil to be tested; A detector for detecting an infrared light source transmitted through the cell holder and converting the light into an electrical signal; And an operation unit configured to analyze an electrical signal received from the detector.
일반적인 FT-IR 분석기의 경우 회절격자, 각종 렌즈, 각종 미러 등이 사용되어야 하며, 또한 전기적 신호처리도 매우 복잡하나, 본 발명에서는 경제성 있는 연료유 검사 장치를 제작하기 위하여 단파장의 적외선 분석기를 사용하게 된다.In the case of a general FT-IR analyzer, a diffraction grating, various lenses, various mirrors, etc. should be used, and electrical signal processing is also very complicated. However, in the present invention, a short wavelength infrared analyzer is used to manufacture an economic fuel oil inspection apparatus. do.
상기 단파장의 적외선 분석기로 연료유를 검사하기 위하여 사전에 휘발유, 경유, 등유, 소부코트신나, 에나멜신나, 톨루엔, 벤젠 등에 대한 FT-IR 분석을 수행하여 연료유와 유사 연료유를 구분해 낼 수 있는 적외선 파장을 찾아내게 된다.In order to inspect fuel oil with the short-wave infrared analyzer, FT-IR analysis on gasoline, diesel, kerosene, sobucotsinna, enamelcinna, toluene and benzene can be performed to distinguish fuel oil from similar fuel oil. Find the infrared wavelengths.
이를 위해, 휘발유, 경유, 등유, 시판되는 유사휘발유, 시판되는 유사 경유, 소부코트신나, 에나멜신나, 톨루엔, 벤젠, 바이오디젤에 대한 FT-IR 분석을 실시하여 특성 피크를 도출하고, 이어서 휘발유에는 시판되는 유사휘발유, 소부코트신나, 에나멜신나, 톨루엔, 벤젠을, 경유에는 등유, 바이오디젤을 부피 비율로 첨가하면서 FT-IR을 분석하여 얻어진 특성 피크를 이용하여 정품 및 유사품 여부를 판별할 수 있는 유의수준의 차이가 나는지 확인한다. 이러한 결과들을 종합하여 데이터베이스화한다.To this end, FT-IR analysis is performed on gasoline, diesel, kerosene, commercially available gasoline, commercially available diesel, sobucotsinna, enamelcinna, toluene, benzene and biodiesel to derive characteristic peaks. Commercially available pseudo-petroleum, sobucotsinna, enamelcinna, toluene, benzene, and kerosene and biodiesel are added to diesel fuel in volume ratios, and the characteristic peaks obtained by analyzing FT-IR can be used to determine whether the product is genuine or similar. Check for differences in significance levels. These results are combined and databased.
상기에 설명한 바와 같이, FT-IR로 휘발유, 경유, 등유, 소부크트신너, 에나멀신너, 바이오디젤 등을 분석한 결과, 휘발유의 경우 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛에서 정품과 구별되는 유사품의 특성 피크가 얻어졌다. 상기 3가지 파장영역 에서 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛에서도 특성피크가 나타나지만 가장 확실히 구별되는 파장영역은 2.0-2.2㎛의 파장영역이므로, 상기 3종의 피크를 모두 사용하거나, 이들 중 하나 이상을 사용할 수 있으며, 단독으로 상기 파장을 사용하여 휘발유의 진위 여부를 판별하는 경우에는 2.0-2.2㎛의 파장영역을 사용하는 것이 바람직하다.As described above, gasoline, diesel, kerosene, small but thinner, emulsion thinner, biodiesel, and the like were analyzed. As a result, gasoline was 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm. The characteristic peaks of analogues distinguished from the genuine product were obtained at. The characteristic peaks appear in 1.4-1.5 μm and 1.6-1.8 μm in the three wavelength ranges, but the most distinctive wavelength range is the wavelength range of 2.0-2.2 μm, so that all three kinds of peaks are used, or at least one of them. It can be used, when using the wavelength alone to determine the authenticity of gasoline, it is preferable to use a wavelength range of 2.0-2.2㎛.
상기 분석 결과의 일예를 도 1에 나타낸다. 도 1은 정품 휘발유에 시판되는 유사 휘발유가 10부피% 첨가된 시료에 대한 FT-IR 측정 결과이다. 정품과 유사품간에 흡광도의 차이가 있어 구분이 가능한 것을 알 수 있다.An example of the said analysis result is shown in FIG. FIG. 1 is a FT-IR measurement result of a sample to which 10 vol% of pseudo gasoline sold in genuine gasoline is added. It can be seen that there is a difference in absorbance between genuine and similar products.
마찬가지로, 경유의 경우 바이오디젤에 대해서는 2.1 내지 2.3㎛, 및/또는5.5내지 5.8㎛의 파장을 이용하면 바이오디젤의 첨가량을 분석해 낼 수 있다. 또한 등유에 대해서는 2.6내지 2.8㎛의 적외선으로 분석하면 경유에 등유가 첨가되었는지를 구분할 수 있었다.Similarly, in the case of diesel, the amount of biodiesel added can be analyzed using a wavelength of 2.1 to 2.3 μm and / or 5.5 to 5.8 μm for biodiesel. In addition, kerosene was analyzed by infrared rays of 2.6 to 2.8 μm to distinguish whether kerosene was added to diesel.
상기에 도출된 특성피크에서 연료유를 검사할 수 있는 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the device capable of inspecting fuel oil in the characteristic peak derived above is as follows.
첫째, 특성 피크에 맞는 단파장의 적외선광을 만들어낼 수 있는 적외선 광원부;First, an infrared light source unit capable of producing short wavelength infrared light according to the characteristic peak;
둘째, 검사하고자 하는 피검 연료유를 원활하게 주입하고 인출할 수 있으며, 상기 특정 단파장의 적외선광을 받아들이고 투과시킬 수 있는 셀홀더;Second, a cell holder capable of smoothly injecting and withdrawing a fuel oil to be inspected and capable of receiving and transmitting infrared light having a specific short wavelength;
셋째, 셀홀더를 투과한 빛을 검지기로 받아들여 전기적 신호로 변환한 후, 이를 연산하여 데이터화할 수 있는 데이터처리 회로.Third, a data processing circuit that receives light passing through the cell holder as a detector, converts it into an electrical signal, and then calculates and converts the data into an electrical signal.
도 2에 본 발명에 따른 연료유 검사장치의 전체 구성을 나타낸다. 상기 검사 장치는 광원, 셀홀더, 검지관, 및 연산기로 구성되며, 필요시 단색화 장치 또는 표시부를 더 구비하는 것이 가능하다. 상기 검사장치의 전원은 직류전원을 사용하는 것이 바람직하며, 교류-직류 충전 어댑터와 충전전지를 사용할 수 있게하여 휴대용으로 사용할 수 있도록 하는 것도 가능하다.2 shows the overall configuration of a fuel oil inspection apparatus according to the present invention. The inspection apparatus is composed of a light source, a cell holder, a detection tube, and a calculator, and may be further provided with a monochromator or a display if necessary. It is preferable to use a DC power source for the inspection apparatus, and it is also possible to use an AC-DC charging adapter and a rechargeable battery so that the portable apparatus can be used.
상기 검사장치의 광원은 텅스텐 필라멘트의 적외선 램프를 사용하며, 특정파장의 적외선 LED를 사용할 수도 있다. As the light source of the inspection apparatus, an infrared lamp of tungsten filament is used, and an infrared LED of a specific wavelength may be used.
검지관에 입사된 적외선 광은 전류신호를 발생하게 된다. 이 전류신호를 A/D 컨버터를 이용하여 전압신호로 증폭한다. 증폭된 전압신호를 이용하여 투과도를 마이크로프로세서를 구비한 연산부에서 계산하게 된다. 투과도 계산 방법은 시료를 넣지 않았을 때의 광의 세기를 100으로 하여, 시료를 통과한 광의 세기를 %로 나타냄으로써 상대적인 값을 구할 수 있다.Infrared light incident on the detection tube generates a current signal. This current signal is amplified to a voltage signal using an A / D converter. The transmittance is calculated by a calculation unit having a microprocessor using the amplified voltage signal. In the method of calculating the transmittance, a relative value can be obtained by setting the intensity of light when no sample is added to 100 and expressing the intensity of light passing through the sample in%.
상기 광원으로서 텅스텐 필라멘트의 적외선 램프 등을 사용하는 경우는, 이들이 넓은 영역의 파장 범위를 포함하고 있으므로, 이를 단색화 장치를 통하여 단파장 영역으로 변환시킬 필요가 있다. 도 3은 이와 같은 단색화장치를 포함하는 본 발명에 따른 검사장치의 구성을 나타낸다. 우선 상기 단색화장치는 단색화장치를 구성하기 위하여 광원으로는 텅스텐 필라멘트를 사용하는 적외선 램프(1)를 이용하며, 상기 램프(1)를 떠난 적외선은 밴드패스필터(2)를 지나면서 원하는 단파장으로 변환된다. 상기 밴드패스필터(2)는 특정 파장의 빛만을 투과시키는 필터로서 사파이어에 금속 재질의 물질이 코팅되어 있어 특정 파장만을 투과시키는 특징을 가지고 있다. 상기 밴드패스필터(2)를 투과하여 단색화된 빛은 셀홀더(3)를 지나게 된 다. 상기 셀홀더(3)를 지나면서 셀홀더에 담겨있는 피검시료에 의해 투과도가 변화된다. 즉 투과되는 광량이 변하게 된다. 변화된 광량은 검지관으로 입사되는 형태로 되어 있다.In the case of using a tungsten filament infrared lamp or the like as the light source, since they include a wide range of wavelength ranges, it is necessary to convert them into short wavelength regions through a monochromator. 3 shows the configuration of a test apparatus according to the present invention including such a monochromator. First, the monochromator uses an infrared lamp (1) using tungsten filament as a light source to construct a monochromator, and the infrared light leaving the lamp (1) is converted to a desired short wavelength while passing through the band pass filter (2). do. The
상기 적외선 램프의 경우 넓은 범위의 적외선이 방출되는 반면, LED는 특정 파장을 가지고 있는 특성을 가지고 있다. 따라서 LED의 특정 파장과 휘발유 및 경유의 특성 피크가 일치하는 경우에는 상기 밴드패스필터(2)를 사용하지 않을 수도 있으며, 보다 간단한 구조를 갖게 되는 것이 가능하다.In the case of the infrared lamp, a wide range of infrared rays are emitted, whereas the LED has a specific wavelength. Therefore, when the specific wavelength of the LED and the characteristic peaks of gasoline and diesel oil coincide, the
이와 같은 LED의 경우 가시광선을 방출하는 것이 일반적이며, 자외선으로는 365nm, 적외선으로는 0.88㎛의 LED가 시판되는 것이 일반적이나, 1.4-1.5㎛, 1.6-1.8㎛, 2.0-2.2㎛, 2.1-2.3㎛ 또는 2.6-2.8㎛ 영역의 적외선을 방출하는 LED도 시판중이다. 이와 같은 특정 영역의 적외선을 방출하는 LED의 경우, 밴드패스 필터를 이용한 경우와 측정결과에 차이가 없으므로, 특성 피크에 준하는 LED를 사용할 경우 밴드패스 필터를 장착하지 않아도 사용이 가능하다는 장점을 갖는다.In the case of such LEDs, it is common to emit visible light. In general, LEDs of 365 nm in ultraviolet light and 0.88 μm in infrared light are commercially available, but 1.4-1.5 μm, 1.6-1.8 μm, 2.0-2.2 μm, and 2.1- LEDs that emit infrared radiation in the 2.3 μm or 2.6-2.8 μm range are also commercially available. In the case of the LED emitting the infrared rays in a specific region, there is no difference between the measurement results and the bandpass filter. Therefore, when the LED according to the characteristic peak is used, it is possible to use the LED without the bandpass filter.
도 4는 본 발명에 따른 검사장치에 사용되는 셀홀더(3)의 예를 나타낸다. 상기 셀홀더(3)는 필요에 따라 여러 가지 형태로 구성될 수 있다. 휴대형으로 단속식으로 사용할 경우 사각이나 원형의 병을 사용하는 것이 가능하다. 그러나 연속식으로 사용할 경우, 즉 펌프나 주사기를 이용하여 시료를 주입할 경우에는 도 4와 같은 형태의 셀홀더를 이용하였다.4 shows an example of the
상기 연속식 셀홀더는 2개의 플레이트(6)사이에 스페이서(7)를 위치시킨 형태이다. 두개의 플레이트(6)는 볼트(9)를 이용하여 체결하게 된다. 볼트(9)를 이용 하여 스페이서(7)를 사이에 놓고 플레이트(6)를 체결하며, 스페이서(7) 내부에 빈 공간이 생기게 된다. 상기 플레이트(6)에는 그 중심부에 윈도우(8, 12)를 설치하여 빛이 투과될 수 있도록 한다. 상기 윈도우(8,12)의 재질은 사파이어, 석영 또는 유리를 사용한다. 적외선에서의 투과도는 사파이어, 석영, 유리의 순서로 높으며 검사장치의 성능을 높이기 위해서는 투과도가 높은 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 스페이서(7)는 약간의 탄성이 있는 재질이 좋으나, 일반 고무를 사용하면 연료유에 의해 녹는 문제가 발생한다. 따라서 특수 재질의 고무인 부틸, 타이곤 등이나 불소수지를 사용하는 것이 좋다. 피검 시료는 시료 유입구(5)로 유입시키며, 시료배출구(11)로 배출시키게 된다.The continuous cell holder has a shape in which a
상기 본 발명에 따른 검사장치를 구성하는 검지관은 InGaAs 재질의 광센서를 이용할 수 있다. 상기 광센서에 적외선을 입사시키면 1 내지 900nA사이의 전류신호가 발생한다. 이 신호를 전류/전압 컨버터를 이용하여 전압신호로 증폭시키고, 시료를 넣지 않은 상태의 전압신호를 100% 투과광으로, 광센서에 적외선이 전혀 입사되지 않는 암전류 상태를 0% 투과광으로 결정하고, 휘발유에 신너, 톨루엔 등을 혼합하여 투과광을 측정한다. 측정된 결과를 마이크로프로세서를 구비하는 연산부에 입력 및 저장시켜 놓고, 미지의 연료유의 투과광을 측정한 후 상기 입력 결과와 비교하여 혼합량을 결정한다. 상기 검사장치에 입력시켜 놓는 결과는 투과도 형태로 입력해 놓을 수도 있으며 흡광도(Absorbance)의 형태로 입력시킬 수도 있다. 흡광도는 투과도의 역수에 로그를 취한 값이다.The detection tube constituting the inspection apparatus according to the present invention may use an optical sensor made of InGaAs. When an infrared ray is incident on the optical sensor, a current signal between 1 and 900 nA is generated. This signal is amplified into a voltage signal using a current / voltage converter, and the voltage signal without a sample is determined as 100% transmitted light, and a dark current state in which no infrared ray is incident on the optical sensor is determined as 0% transmitted light. Thinner, toluene and the like are mixed with each other to measure the transmitted light. The measured result is inputted and stored in a calculation unit having a microprocessor, and after measuring the transmitted light of the unknown fuel oil, the mixing amount is determined by comparing with the input result. The results input to the inspection apparatus may be input in the form of transmittance or may be input in the form of absorbance. Absorbance is the logarithm of the inverse of the transmittance.
상기 결과가 저장 및 계산되는 연산부는 마이크로 프로세서를 통해 연산이 수행되며, 미리 입력된 프로그램을 통해 수행하는 것이 가능하다. 이와 같은 연산부는 상기 마이크로프로세서 외에 데이터를 저장하는 기억장치를 포함하며, 상기 연산부에서 얻어진 결과는 다양한 표시소자, 예를 들어 LCD, CRT 등을 통해 표시될 수 있다.The calculation unit in which the result is stored and calculated is performed by a microprocessor, and may be performed by a pre-programmed program. Such a computing unit includes a memory device for storing data in addition to the microprocessor, and the results obtained by the computing unit may be displayed through various display elements, for example, an LCD and a CRT.
상술한 내용과 같이 본 발명에 따른 연료유 검사장치 및 검사방법은 특별한 고가의 장비 없이 현장에서 1차적으로 신너, 톨루엔이 혼입된 유사 휘발유, 또는 등유나 바이오디젤이 혼입된 유사 경유를 단시간에 효율적으로 정확하게 검사할 수 있다.As described above, the fuel oil inspection apparatus and the inspection method according to the present invention are efficient in a short time to use a thinner, pseudo-petroleum mixed with toluene, or similar diesel oil mixed with kerosene or biodiesel in the field without any expensive equipment. Can be checked accurately.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
우선 상술한 바와 같은 연료유 검사장치를 구성하였으며, 적외선 광원으로서텅스텐 발열체의 적외선램프를 사용하고, 밴드패스필터의 투과 파장은 중심파장 2.1±0.1㎛이었으며, 플레이트와 스페이서를 구비하는 연속식 셀홀더를 사용하여 시료를 주입하였다.First, the fuel oil inspection apparatus as described above was constructed. The infrared light of the tungsten heating element was used as the infrared light source, and the transmission wavelength of the band pass filter was 2.1 ± 0.1 μm at the center wavelength. The sample was injected using.
적외선 광원으로서는 상기 파장 외에 1.7±0.1㎛, 1.45±0.05㎛의 세가지 파장으로 분석하였으며, 상기와 같이 밴드패스 필터를 사용하였다. 정품 휘발유와 정품 휘발유에 시중에서 유통되는 유사휘발유를 부피비로 0, 2, 5, 10, 20% 첨가하여 분석시료로 이용하였다. 시료를 넣지 않은 상태에서 영점조정을 하고 각각의 시료의 투과도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.In addition to the above-mentioned wavelength, the infrared light source was analyzed with three wavelengths of 1.7 ± 0.1 μm and 1.45 ± 0.05 μm, and a bandpass filter was used as described above. Genuine gasoline and genuine gasoline were added to the gasoline in the market by adding 0, 2, 5, 10, 20% in volume ratio and used as analytical sample. Zero adjustment was performed in the absence of the sample, and the transmittance of each sample was measured. The results are shown in Table 1.
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 유사 휘발유의 함량이 높아질수록 투과도가 저하되어 진위여부의 판정이 가능함을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 1, it can be seen that the higher the content of the similar gasoline, the lower the permeability, thereby determining the authenticity.
실시예 2Example 2
분석할 시료로 정품 휘발유에 톨루엔을 부피비로 0, 2, 5, 10, 20% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Using the same method as in Example 1, except that toluene was added to genuine gasoline as a sample to be analyzed by volume ratio of 0, 2, 5, 10, 20%, the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 톨루엔의 함량이 높아질수록 투과도가 저하되어 진위여부의 판정이 가능함을 알 수 있다. 특히 중심파장 2.1㎛의 영역에서 그 차이가 커짐을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 2, the higher the content of toluene, the lower the permeability, it can be seen that the authenticity can be determined. In particular, it can be seen that the difference is large in the region having a central wavelength of 2.1 mu m.
실시예 3Example 3
측정하는 적외선의 중심 파장을 2.2±0.1㎛, 5.65±0.15㎛로 하고, 시료로서 정품 경유에 바이오디젤을 부피비로 2, 5, 10, 20% 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The center wavelength of the infrared rays to be measured was set to 2.2 ± 0.1 μm and 5.65 ± 0.15 μm, and the same method as in Example 1 except that 2, 5, 10, and 20% of biodiesel was added to the genuine diesel fuel as a sample by volume. Using, the results are shown in Table 3 below.
상기 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 바이오디젤의 함량이 높아질수록 투과도가 저하되어 진위여부의 판정이 가능함을 알 수 있다.As can be seen from Table 3, as the content of the biodiesel increases, the transmittance decreases, and it can be seen that authenticity can be determined.
실시예 4Example 4
측정하는 적외선의 중심 파장을 2.72±0.1㎛로 하고 시료로 정품 경유에 등유를 부피비로 2, 5, 10, 20% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.The results were obtained using the same method as in Example 1, except that the center wavelength of the infrared rays to be measured was 2.72 ± 0.1 μm and kerosene was added to the genuine diesel fuel as a sample in a volume ratio of 2, 5, 10, and 20%. Shown in
상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 등유의 함량이 높아질수록 투과도가 저하되어 진위여부의 판정이 가능함을 알 수 있다.As can be seen from Table 4, the higher the content of kerosene, the lower the permeability, it can be seen that the authenticity can be determined.
비교예 1Comparative Example 1
투과 파장의 중심파장을 1.9±0.1㎛, 2.3±0.1㎛, 1.5±0.1㎛ 1.9±0.1㎛, 1.35±0.05㎛, 1.55±0.05㎛으로 분석한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여, 그 결과를 하기 표 5에 기재하였다.The same method as in Example 1 was used except that the center wavelength of the transmission wavelength was analyzed as 1.9 ± 0.1 μm, 2.3 ± 0.1 μm, 1.5 ± 0.1 μm 1.9 ± 0.1 μm, 1.35 ± 0.05 μm, and 1.55 ± 0.05 μm. The results are shown in Table 5 below.
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 특성 피크가 달라짐에 따라 투과도의 차이가 없어, 진위여부의 판정이 곤란함을 알 수 있다.As can be seen from Table 5, there is no difference in transmittance as the characteristic peak is changed, and it can be seen that it is difficult to determine the authenticity.
비교예 2Comparative Example 2
분석할 시료로 정품휘발유에 톨루엔을 부피비로 0, 2, 5, 10, 20% 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법을 사용하여. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.Using the same method as in Comparative Example 1 except that toluene was added to genuine gasoline in a volume ratio of 0, 2, 5, 10, 20% by volume. The results are shown in Table 6 below.
상기 표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 특성 피크가 달라짐에 따라 톨루엔을 첨가하여도 투과도의 차이가 없어, 진위여부의 판정이 곤란함을 알 수 있다.As can be seen from Table 6, as the characteristic peak is changed, even if toluene is added, there is no difference in permeability, and it can be seen that determination of authenticity is difficult.
비교예 3Comparative Example 3
측정하는 적외선의 중심 파장을 2.0±0.1㎛, 2.4±0.1㎛, 5.4±0.1㎛, 5.9±0.1㎛로 한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 방법을 사용하여, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.The results are shown in Table 7 below using the same method as in Example 3 except that the center wavelength of the infrared rays to be measured was 2.0 ± 0.1 μm, 2.4 ± 0.1 μm, 5.4 ± 0.1 μm, or 5.9 ± 0.1 μm. .
상기 표 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 특성 피크가 달라짐에 따라 투과도의 차이가 없어, 진위여부의 판정이 곤란함을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 7, there is no difference in transmittance as the characteristic peak is changed, and it can be seen that determination of authenticity is difficult.
비교예 4Comparative Example 4
측정하는 적외선의 중심 파장을 2.5±0.1㎛, 2.9±0.1㎛로 하고 시료로 정품 경유에 등유를 부피비로 2, 5, 10, 20% 첨가한 것을 제외하고는 비교예 4와 동일한 방법을 사용하여, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.Using the same method as in Comparative Example 4, the center wavelengths of the infrared rays to be measured were 2.5 ± 0.1 μm and 2.9 ± 0.1 μm, and kerosene was added to the genuine diesel fuel as a sample in a volume ratio of 2, 5, 10, and 20%. The results are shown in Table 8 below.
상기 표 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 특성 피크가 달라짐에 따라 투과도의 차이가 없어, 진위여부의 판정이 곤란함을 알 수 있다.As can be seen from Table 8 above, there is no difference in transmittance as the characteristic peak is changed, and it can be seen that it is difficult to determine the authenticity.
따라서 주유소, 유류 유통업체는 물론이고 자동차에서 직접 시료를 채취하여 현장에서 편리하게 검사하는 것이 가능해진다. 따라서 1차검사 후에 의심되는 연료유를 정밀검사하는 형태의 검사가 가능하여 연료유 검사 대상을 대폭적으로 넓힐 수 있으며, 검사의 효율성도 매우 높아질 수 있다.This makes it possible to take samples directly from gas stations, oil distributors, and even automobiles for convenient inspection on site. Therefore, after the first inspection, it is possible to inspect the suspected fuel oil in the form of a precise inspection, thereby greatly widening the fuel oil inspection target, and the inspection efficiency can be very high.
도 1은 본 발명에서 정품휘발유와 유사품휘발유를 FT-IR 분석한 스펙트럼을 나타낸다.Figure 1 shows the spectrum of FT-IR analysis of genuine gasoline and similar gasoline in the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 연료유검사장치의 구성도를 나타낸다.2 shows a block diagram of a fuel oil inspection apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 단색화 장치를 구비한 구현예를 나타낸 개략도이다.3 is a schematic view showing an embodiment with a monochromator according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 셀홀더의 일구현예를 나타낸 개략도이다.4 is a schematic view showing an embodiment of a cell holder according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명* Brief description of symbols for the main parts of the drawings
1: 광원 2: 밴드패스필터1: light source 2: band pass filter
3: 셀홀더 4: 검지관3: cell holder 4: detector
5: 시료유입구 6: 플레이트5: sample inlet 6: plate
7: 스페이서 8: 입사윈도우7: spacer 8: entrance window
9: 조임볼트 10: 조임볼트 구멍9: Tightening bolt 10: Tightening bolt hole
11: 시료유출구 12 : 출사윈도우11: sample outlet 12: exit window
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2007
- 2007-07-10 KR KR1020070069220A patent/KR20090005850A/en not_active Application Discontinuation
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