KR20120050700A - Apparatus for analyzing gas phase response in multiplex environment - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A material vapor reaction analyzer under a complex environment is provided to save costs and times required for experiment by exposing a plurality of specimens to respective air environments in a reacting furnace. CONSTITUTION: A material vapor reaction analyzer under a complex environment includes a reacting furnace(100), a gas adjusting part(200), a gas composition analyzing part(300), and a controlling part(400). The reacting furnace adjusts the temperature and the load of material specimens. The concentrations of a plurality of gases supplied into the reacting furnace are adjusted to adjust the concentration of gaseous impurities in the material specimens under an atmospheric environment. The gas composition analyzing part measures the variation of gas compositions according to the reaction of the material specimens and the atmospheric environment. The controlling part controls the reacting furnace, the gas adjusting part, and the gas composition analyzing part.

Description

복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치{APPARATUS FOR ANALYZING GAS PHASE RESPONSE IN MULTIPLEX ENVIRONMENT}Apparatus for analyzing material vapor phase reaction in complex environment {APPARATUS FOR ANALYZING GAS PHASE RESPONSE IN MULTIPLEX ENVIRONMENT}

본 발명은 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치에 관한 것으로서 고온, 고압 및 대기 환경 조건과 같은 복합 환경 하의 다양한 조건에서의 재료 거동을 모사하여 그 영향을 분석할 수 있는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a composite environment, and the material vapor phase reaction in a composite environment capable of simulating and analyzing the influence of material behavior under various conditions under a complex environment such as high temperature, high pressure, and atmospheric environmental conditions. It relates to an analysis device.

고온의 응력에서 재료의 열화 거동을 연구하는 것은 재료공학에서 전통적인 연구 분야 중 하나로, 높은 효율을 보이는 기계 장치를 제작하는 데 반드시 필요한 정보이다.Studying the deterioration behavior of materials under high temperature stress is one of the traditional fields of research in materials engineering, and it is essential information to manufacture high-efficiency machinery.

특히, 초고온가스로는 원자력 발전을 통해 얻어지는 고온의 열로 물을 직접 분해하여 수소를 생산함으로써 비교적 저렴한 비용으로도 다량의 수소에너지를 효율적으로 얻을 수 있는 원자로로서, 현재 상용화를 목표로 관련 기술에 대한 활발한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
In particular, the ultra-high temperature gas is a reactor capable of efficiently obtaining a large amount of hydrogen energy even at a relatively low cost by directly decomposing water with high temperature heat obtained through nuclear power generation. Research and development is taking place.

기존의 재료 거동에 대한 연구는 변화 요인을 통제할 때 나타나는 특성을 연속적으로 측정하는데, 예를 들어 고온에서 연속적인 하중을 가할 때 재료 변형을 측정하는 크리프 실험이나, 연속적으로 온도를 상승시키며 시료의 질량 변화를 측정하는 기술이 그 대표적인 예이다.
Conventional studies on material behavior continuously measure the properties that appear when controlling change factors, such as creep experiments that measure material deformation under continuous loads at high temperatures, or continuously increasing the temperature of a sample. The technique of measuring mass change is a representative example.

종래의 일반적인 크리프 시험기는 진공 챔버 없이 대기 중의 가열로 내에서 시험편을 장착하고, 장착된 시험편을 가열하면서 일정 하중을 부과하여 크리프 거동을 시험하는 비교적 단순한 구조로 되어 있었다.The conventional creep tester has a relatively simple structure in which a test piece is mounted in an air furnace without a vacuum chamber, and the creep behavior is tested by applying a constant load while heating the mounted test piece.

이러한 종래의 크리프 시험기는 시험편이 대기 중에 노출된 상태에서 크리프 시험을 수행하기 때문에 초고온가스로와 같은 헬륨 분위기의 고온 가동 환경을 재현할 수 없어 정확한 시험 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
Since such creep tester performs the creep test in a state where the test piece is exposed to the air, there is a problem in that a high temperature operating environment of a helium atmosphere such as an ultra high temperature gas furnace cannot be reproduced, thereby obtaining accurate test results.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 크리프 시험 장치가 대한민국 등록특허공보 제0374697호에 소개된 바 있는데, 여기에 소개된 크리프 시험 장치는 시험편을 고정하는 소형펀치지그의 주위를 둘러싸는 밀폐식 스테인리스 관과 그 주위를 가열시키는 시험편 가열로를 일체형으로 구비하여, 스테인리스 관 내로 불활성가스를 주입하고 시험편 가열로의 온도를 올려 시험편을 가열하는 방식으로 크리프 시험을 할 수 있도록 구성하였다.Therefore, a creep test apparatus for solving this problem has been introduced in Korean Patent Publication No. 0374697. The creep test apparatus introduced here includes a sealed stainless steel tube surrounding a small punch jig for fixing a test piece. The test piece heating furnace which heats the surroundings was integrally provided, and it was comprised so that the creep test could be performed by injecting inert gas into a stainless steel tube, heating the test piece by raising the temperature of the test piece heating furnace.

그러나, 이와 같은 밀폐식 크리프 시험 장치는 일반적인 크리프 시험기에 불활성가스 분위기 유지 기능을 위한 진공장치, 냉각장치 및 가스 공급 장치가 추가된 구조를 가지고 있기 때문에 전체적인 장치의 구조가 복잡해지고, 스테인리스 관 내의 좁은 공간에 시험편을 탈부착하려면 시험편 장착 부위가 외부로 개방되도록 가열로 및 스테인리스 관을 일부 해체해야하는 번거로운 작업이 요구되며, 개방된 공간 자체도 매우 협소하므로 시험편의 탈부착 작업을 수행하기가 난해한 문제점이 있었다.
However, such a closed creep test apparatus has a structure in which a general creep tester is added with a vacuum device, a cooling device, and a gas supply device for maintaining an inert gas atmosphere, and thus, the structure of the whole device is complicated, and the narrow crevice in the stainless steel pipe In order to attach and detach the test piece in the space, a cumbersome work of dismantling the heating furnace and the stainless steel tube is required to open the test piece mounting portion to the outside, and the open space itself is very narrow, which makes it difficult to perform the detachment work of the test piece.

도 4는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0055915호에 따른 크리프 시험 장치의 구성도이다.
4 is a configuration diagram of a creep test apparatus according to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0055915.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 크리프 시험 장치가 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0055915호에 소개된 바 있는데, 여기에 소개된 크리프 시험 장치는 수소생산 초고온 가스로에 사용되는 고온 구조물에 대하여 동일한 헬륨 분위기와 사용온도에서 일정-하중을 부과하여 장시간 크리프 손상 영향을 평가하기 위한 크리프 시험 장치에 관한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 시험편(5)을 밀폐시키는 석영관(20)과 가열을 위한 전기로(30)가 일체화된 이동식 구조로 구성되어 풀로드(100)에 시험편(5)을 용이하게 탈부착할 수 있고, 시험편(5)의 미소 변형을 탄성 변형에 의해 수용할 수 있는 금속 벨로우즈(40)가 석영관(20)과 풀로드(100) 사이에 구비되어 시험편(5)에 가해질 수 있는 하중의 변동을 방지하며, 구조적으로 취약한 석영관(20) 양단을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 구조로 구성되어 고온 가열에 따른 열응력에 의해 석영관(20)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
Therefore, a creep test apparatus for solving this problem has been introduced in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0055915, the creep test apparatus introduced here is the same helium for the high temperature structure used in the hydrogen-producing ultra-high temperature gas furnace The present invention relates to a creep test apparatus for evaluating a long-term creep damage effect by imposing a constant load at an atmosphere and a use temperature. As shown in FIG. 4, a quartz tube 20 for sealing a test piece 5 and for heating The metal bellows which is composed of a movable structure in which the electric furnace 30 is integrated, can easily attach and detach the test piece 5 to the pull rod 100, and can accommodate the micro deformation of the test piece 5 by elastic deformation. 40 is provided between the quartz tube 20 and the pull rod 100 to prevent the fluctuation of the load that can be applied to the test piece (5), and efficiently across the structurally weak quartz tube 20 It consists capable of cooling structure it is possible to prevent the quartz tube 20 is broken by the thermal stress due to high temperature heating.

한편, 최근에는 고온, 응력, 대기 환경 등이 결합된 복합 환경 하에서 재료의 거동을 파악하고 이해하는 것이 중요해지고 있는데, 상술한 종래의 크리프 시험 장치들은 주로 한 가지 변화 요인에 집중하여 그 특성을 분석할 수 있을 뿐, 복합 환경 하의 다양한 조건에서의 재료 특성을 파악하는 데에는 부족한 점이 없지 않다.On the other hand, in recent years, it is important to understand and understand the behavior of materials under a complex environment combined with high temperature, stress, and atmospheric environment, and the above-described conventional creep test apparatus mainly focuses on one change factor to analyze its characteristics. It can only be done, but it is not lacking in understanding the material properties under various conditions under complex environments.

즉, 미래형 원자력발전소와 같이, 고온, 고압 및 대기 환경 조건에서의 재료 거동을 모사하여 그 영향을 분석하기 위해서는 기존에 사용된 일반적인 측정 기술 및 장치로는 한계가 있다.That is, in order to simulate the effect of material behavior at high temperature, high pressure, and atmospheric environmental conditions, such as future nuclear power plants, there are limitations to conventional measurement techniques and apparatuses used in the past.

따라서, 재료의 특성 변화 실험을 위하여 대기 환경 즉, 가스의 조성을 변화시키고, 고온 및 응력 환경을 줄 수 있으며, 이때 일어나는 기상 반응 등을 동시에 관찰할 수 있는 분석 장치의 개발이 요구된다.
Therefore, it is required to develop an analytical device that can change the atmosphere environment, that is, the composition of the gas, give a high temperature and stress environment, and observe the gas phase reaction, etc., which occur at the same time, for the experiment of changing the properties of the material.

본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 온도, 응력 및 대기 환경과 같은 각 요소를 독립적으로 조절하여 복합 환경 하의 다양한 조건에서의 재료 거동을 분석할 수 있는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been invented to solve the above problems, the material in the composite environment that can analyze the material behavior under various conditions under the complex environment by independently controlling each element such as temperature, stress and atmospheric environment It is an object to provide a gas phase reaction analysis device.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치는 재료 시편의 온도와 하중을 조절하는 반응로와, 상기 반응로 내부로 공급되는 복수의 가스 농도를 조절하여 상기 재료 시편의 대기 환경 내의 가스 불순물 농도를 조절하는 가스 조절부와, 상기 재료 시편과 대기환경과의 반응에 따른 가스 조성의 변화를 지속적으로 측정하는 가스 조성 분석부 및 상기 반응로와 가스 조절부 및 가스 농도 분석부를 전기적 또는 기계적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the apparatus for analyzing a material vapor phase reaction in a complex environment according to the present invention is configured to adjust a temperature and load of a material specimen and a plurality of gas concentrations supplied into the reactor. A gas control unit for adjusting the concentration of gas impurities in the atmospheric environment of the material specimen, a gas composition analyzer for continuously measuring the change in the gas composition according to the reaction between the material specimen and the atmospheric environment and the reactor and gas control unit And a controller configured to electrically or mechanically control the gas concentration analyzer.

또한, 상기 반응로는 복수의 재료 시편을 병렬로 배열시키며 장착할 수 있는 시편 장착부를 포함할 수 있다.In addition, the reactor may include a specimen mounting portion that can be mounted to arrange a plurality of material specimens in parallel.

또한, 상기 시편 장착부는 상기 재료 시편이 개별적으로 장착되며 병렬로 배열되는 복수의 석영 튜브를 포함할 수 있다.In addition, the specimen mounting portion may include a plurality of quartz tubes in which the material specimens are individually mounted and arranged in parallel.

또한, 상기 시편 장착부는 병렬로 배열된 각각의 재료 시편에 상기 석영 튜브를 통해 독립적으로 가스가 공급되어 각 재료 시편마다 개별적으로 대기 환경이 조성될 수 있다.In addition, the specimen mounting portion may be independently supplied gas through the quartz tube to each of the material specimens arranged in parallel to create a separate atmosphere environment for each material specimen.

또한, 상기 반응로는 상기 재료 시편의 온도를 조절할 수 있도록 수직으로 설치된 전기로로 이루어지되, 하중을 변화시킬 수 있도록 상기 재료 시편의 하단에 무게추가 연결될 수 있다.In addition, the reactor is made of an electric furnace vertically installed to control the temperature of the material specimen, the weight can be connected to the lower end of the material specimen to change the load.

또한, 상기 가스 조절부는 개별적으로 공급되는 가스의 유량을 제어하여 상기 반응로 내부로 공급되는 가스 불순물 농도를 조절하는 복수의 MFC(Mass Flow Meter)를 포함할 수 있다.In addition, the gas control unit may include a plurality of Mass Flow Meter (MFC) for controlling the concentration of the gas impurity supplied into the reactor by controlling the flow rate of the gas supplied separately.

또한, 상기 제어부는 상기 MFC(Mass Flow Meter)로 공급되는 가스의 개별적인 공급 유량을 제어하여 상기 가스를 일정 시간에 일정 농도로 상기 반응로 내부로 공급하는 가스 제어 프로그램을 포함할 수 있다.In addition, the controller may include a gas control program for controlling the respective supply flow rate of the gas supplied to the mass flow meter (MFC) to supply the gas into the reactor at a predetermined concentration at a predetermined time.

또한, 상기 가스 조성 분석부는 상기 반응로로 공급되는 가스의 조성 및 상기 재료 시편과 열역학 반응 후 유출되는 가스의 조성을 측정하여, 반응 전후의 가스 농도 변화를 연속적으로 측정하는 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)일 수 있다.In addition, the gas composition analyzer measures the composition of the gas supplied to the reactor and the composition of the material sample and the gas flowing out after the thermodynamic reaction, the gas chromatography continuously measuring the gas concentration change before and after the reaction (Gas Chromatography, GC).

또한, 상기 가스 조절부에 연결되어 상기 반응로 내부로 공급되는 복수의 가스에 포함된 수분(H2O)을 검출하는 수분측정기(Moisture Analyzer)를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a moisture analyzer connected to the gas control unit to detect water (H 2 O) included in a plurality of gases supplied into the reactor.

또한, 상기 반응로에 연결되어 상기 반응로로부터 유출되는 가스를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하되, 상기 냉각부는 상기 반응로로부터 유출된 가스가 이동되는 롤 형상의 냉각 튜브 및 상기 냉각 튜브 하부에 위치되어 상기 냉각 튜브 내의 가스를 냉각시키는 냉각팬을 포함할 수 있다.The apparatus may further include a cooling unit connected to the reactor to cool the gas flowing out of the reactor, wherein the cooling unit is positioned below the roll-shaped cooling tube and the cooling tube through which the gas discharged from the reactor is moved. It may include a cooling fan for cooling the gas in the cooling tube.

또한, 상기 제어부에 연결되어 데이터를 수집하고 사용자에게 입출력 인터페이스를 제공하는 사용자 단말기를 더 포함할 수 있다.
The apparatus may further include a user terminal connected to the controller to collect data and provide an input / output interface to the user.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치에 의하면, 온도, 응력 및 대기 환경과 같은 각 요소를 독립적으로 조절하여 복합 환경 하의 다양한 조건에서의 재료 거동을 분석할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the material vapor phase analysis apparatus in the complex environment according to the present invention, the effect of analyzing the material behavior under various conditions under the complex environment by independently controlling each element such as temperature, stress and atmospheric environment There is.

또한, 반응로에서 복수의 시편을 각각 일정한 대기 환경에 노출시킴으로써 실험 시간을 단축할 수 있으므로 실험 비용을 절약할 수 있고 상대적으로 적은 시간에 다양한 재료 정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, since the experiment time can be shortened by exposing a plurality of specimens in a constant atmosphere in the reactor, the experiment cost can be saved and various material information can be obtained in a relatively short time.

더불어, 대기 환경, 즉, 가스의 조성 변화를 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)를 통하여 연속적으로 확인할 수 있어서 재료의 산화 및 탄화 거등 등 기상과의 열역학적 반응 변화에 따른 현상을 쉽게 분석할 수 있는 효과가 있다.
In addition, changes in the composition of the atmosphere, that is, the gas, can be continuously confirmed through gas chromatography (Gas Chromatography, GC), so that phenomena due to changes in thermodynamic reactions with the gas phase, such as oxidation and carbonation of materials, can be easily analyzed. It works.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치의 개략적인 제 1구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치의 개략적인 제 2구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 조절부의 개략적인 구성도.
도 4는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0055915호에 따른 크리프 시험 장치의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic first configuration diagram of an apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a complex environment according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic second configuration diagram of an apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a complex environment according to one embodiment of the present invention; FIG.
3 is a schematic configuration diagram of a gas control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a creep test apparatus according to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0055915.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts among the drawings denote the same reference numerals whenever possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치의 개략적인 제 1구성도이다.
1 is a schematic first configuration diagram of an apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a complex environment according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응로(100)와, 가스 조절부(200)와, 가스 조성 분석부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
Material gas phase reaction analysis apparatus in a complex environment according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the reactor 100, gas control unit 200, gas composition analysis unit 300 and the control unit 400.

상기 반응로(100)는 재료 시편의 온도와 하중을 조절할 수 있다.The reactor 100 may adjust the temperature and load of the material specimen.

구체적으로, 상기 반응로(100)는 상기 재료 시편의 온도를 조절할 수 있도록 수직으로 설치된 전기로로 이루어지되, 하중을 변화시킬 수 있도록 상기 재료 시편의 하단에 무게추가 연결될 수 있다.Specifically, the reactor 100 is made of an electric furnace installed vertically to adjust the temperature of the material specimen, the weight can be connected to the lower end of the material specimen to change the load.

즉, 상기 반응로(100)는 내부에 중공부가 형성되되, 상기 중공부를 지나 몸체의 상하를 관통하는 석영관과 일체로 구성됨으로써 인가되는 전력에 의해 중공부 내에 위치하는 석영관이 가열되여 상기 석영관 내부의 재료 시편 온도가 조절될 수 있고, 또한, 상기 재료 시편의 상단에 고정 장치가 연결되고 하단에 무게추가 연결되어 원하는 응력을 상기 재료 시편에 가함으로써 하중을 조절할 수 있다.
That is, the reactor 100 has a hollow portion formed therein, and the quartz tube positioned in the hollow portion is heated by the power applied by being integrally formed with the quartz tube penetrating the upper and lower portions of the body through the hollow portion and the quartz The material specimen temperature inside the tube can be controlled, and the load can be controlled by applying a desired stress to the material specimen by connecting a fixture to the top of the material specimen and a weight to the bottom.

한편, 상기 반응로(100)는 내부에 복수의 재료 시편을 병렬로 배열시키며 장착될 수 있는 시편 장착부를 포함할 수 있다.On the other hand, the reactor 100 may include a specimen mounting portion that can be mounted to arrange a plurality of material specimens in parallel therein.

구체적으로, 상기 시편 장착부는 복수의 재료 시편이 개별적으로 장착되되 병렬로 배열되는 복수의 석영 튜브를 포함할 수 있는데, 병렬로 배열된 각각의 재료 시편에 상기 석영 튜브를 통해 독립적으로 가스가 공급되도록 구성하여 각 재료 시편마다 개별적으로 대기 환경을 조성할 수 있다.Specifically, the specimen mounting portion may include a plurality of quartz tubes in which a plurality of material specimens are individually mounted and arranged in parallel, so that gas is independently supplied to each of the material specimens arranged in parallel through the quartz tube. By constructing, each material specimen can be individually configured to create an atmospheric environment.

즉, 상기 반응로(100)는 상술한 바와 같이 재료 시편의 온도와 하중을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 복수개의 재료 시편을 넣을 수 있고 각 재료 시편 내의 대기 환경 조성을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위하여 상기 석영 튜브를 여러개 세워서 쌓고, 각각의 석영 튜브에 상기 재료 시편을 넣어 각 시편끼리 병렬로 배열되도록 할 수 있으며, 각각의 석영 튜브를 통해서 가스가 상기 재료 시편에 독립적으로 공급될 수 있도록 구성할 수 있다.
In other words, the reactor 100 can control the temperature and load of the material specimen as described above, and at the same time can accommodate a plurality of material specimens and to maintain a constant atmospheric environment composition in each material specimen. Several tubes can be stacked up and stacked, and the material specimens can be placed in each quartz tube so that the specimens can be arranged in parallel, and the gas can be independently supplied to the material specimens through the respective quartz tubes.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 상기 반응로(100)에서 복수의 재료 시편을 각각 일정한 대기 환경에 노출시킴으로써 실험 시간을 단축할 수 있으므로 실험 비용을 절약할 수 있고 상대적으로 적은 시간에 다양한 재료 정보를 얻을 수 있다.
As described above, according to the present invention, since the experiment time can be shortened by exposing a plurality of material specimens in a constant atmospheric environment in the reactor 100, the experiment cost can be saved and various material information can be relatively short. Can be obtained.

상기 가스 조절부(200)는 상기 반응로(100) 내부로 공급되는 복수의 가스 농도를 조절하여 상기 재료 시편의 대기 환경 내의 가스 불순물 농도를 조절할 수 있다.The gas control unit 200 may adjust the concentration of the gas impurity in the atmospheric environment of the material specimen by adjusting the concentration of a plurality of gases supplied into the reactor 100.

구체적으로, 상기 가스 조절부(200)는 개별적으로 공급되는 가스의 유량을 제어하여 상기 반응로(100) 내부로 공급되는 가스 불순물 농도를 조절하는 복수의 MFC(Mass Flow Meter,210,220,230,240)를 포함할 수 있다.
Specifically, the gas control unit 200 may include a plurality of Mass Flow Meters (MFCs 210, 220, 230, 240) for controlling the gas impurity concentration supplied into the reactor 100 by controlling the flow rate of the gas supplied separately. Can be.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 조절부의 개략적인 구성도이다.
3 is a schematic configuration diagram of a gas control unit according to an embodiment of the present invention.

상기 가스 조절부(200)는 초고온로 분위기 모사용 산화환원 반응의 마이너 가스(minor gas)를 상기 반응로(100) 내부로 공급할 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 헬륨(He), 수소(H2), 일산화탄소(CO), 메탄(CH4)을 상기 MFC(Mass Flow Meter,210,220,230,240) 4개를 이용하여 공급하되, 각각의 가스 농도를 조절함으로써 상기 재료 시편의 대기 환경 내의 가스 불순물 농도를 조절할 수 있다.The gas control unit 200 may supply a minor gas of a redox reaction of a high temperature atmosphere atmosphere to the inside of the reactor 100, as shown in FIG. 3, helium (He), hydrogen, and the like. (H 2 ), carbon monoxide (CO), and methane (CH 4 ) are supplied using the four MFCs (Mass Flow Meter, 210,220,230,240), and the concentration of gas impurities in the atmospheric environment of the material specimen is controlled by adjusting the respective gas concentrations. Can be adjusted.

즉, 상기 가스 조절부(200)는 가스의 불순물을 원하는 농도로 공급하기 위하여 다양한 가스들을 상기 MFC(Mass Flow Meter) 여러개를 조합하고 각 불순물 가스의 공급유량을 제어함으로써 원하는 가스 농도를 만들도록 할 수 있다.
That is, the gas control unit 200 is to combine the various gases to the MFC (Mass Flow Meter) in order to supply the impurities of the gas to the desired concentration to control the supply flow rate of each impurity gas to make the desired gas concentration Can be.

상기 가스 조성 분석부(300)는 상기 재료 시편과 대기환경과의 반응에 따른 가스 조성의 변화를 지속적으로 측정할 수 있다.The gas composition analyzer 300 may continuously measure a change in gas composition according to the reaction between the material specimen and the atmospheric environment.

구체적으로, 상기 가스 조성 분석부(300)는 상기 반응로(100)로 공급되는 가스의 조성 및 상기 재료 시편과 열역학 반응 후 유출되는 가스의 조성을 측정하여, 반응 전후의 가스 농도 변화를 연속적으로 측정하는 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)일 수 있다.Specifically, the gas composition analyzer 300 continuously measures the gas concentration change before and after the reaction by measuring the composition of the gas supplied to the reactor 100 and the composition of the gas flowing out after the material specimen and the thermodynamic reaction. Gas Chromatography (GC) may be used.

상기 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)는 저농도 마이너 가스(minor gas)를 분리하여 ppb 단위까지 가스 농도를 측정할 수 있고, 인화성 가스인 수소(H2), 일산화탄소(CO), 메탄(CH4) 간의 구별이 가능하며, 최대 10000회까지 연속적으로 측정이 가능하여 반응 전후의 가스 농도 변화를 실험 기간 동안에 연속적으로 측정할 수 있다.
The gas chromatography (Gas Chromatography, GC) can measure the gas concentration to the ppb unit by separating the minor concentration gas (minor gas), the flammable gases hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), And can be measured continuously up to 10,000 times, so that the gas concentration change before and after the reaction can be measured continuously during the experiment.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 상기 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)를 통하여 대기 환경, 즉, 가스의 조성 변화를 연속적으로 확인할 수 있으므로 재료의 산화 및 탄화 거동 등 기상과의 열역학적 반응 변화에 따른 현상을 쉽게 분석할 수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to continuously check the composition of the atmosphere, that is, the gas, through the gas chromatography (Gas Chromatography, GC), so as to change the thermodynamic reaction with the gas phase such as oxidation and carbonization behavior of the material. You can easily analyze the phenomenon.

상기 제어부(400)는 상기 반응로(100)와 가스 조절부(200) 및 가스 농도 분석부(300)를 전기적 또는 기계적으로 제어할 수 있다.The controller 400 may electrically or mechanically control the reactor 100, the gas regulator 200, and the gas concentration analyzer 300.

구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 MFC(Mass Flow Meter,210,220,230,240)로 공급되는 가스의 개별적인 공급 유량을 제어하는 가스 제어 프로그램을 포함하여 상기 가스를 일정 시간에 일정 농도로 상기 반응로(100) 내부로 공급하도록 유도할 수 있다.
Specifically, the control unit 400 includes a gas control program for controlling an individual supply flow rate of the gas supplied to the MFC (Mass Flow Meter, 210, 220, 230, 240) to the gas at a predetermined concentration in the reactor 100 It can be induced to feed internally.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치의 개략적인 제 2구성도이다.
2 is a schematic second configuration diagram of an apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a complex environment according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 수분측정기(Moisture Analyzer,500)와, 냉각부(600) 및 사용자 단말기(700)를 더 포함할 수 있다.
On the other hand, the material gas phase reaction analysis apparatus in a complex environment according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the moisture analyzer (Moisture Analyzer, 500), the cooling unit 600 and the user terminal 700 It may further include.

상기 수분측정기(Moisture Analyzer,500)는 상기 가스 조절부(200)에 연결되어 상기 반응로(100) 내부로 공급되는 복수의 가스에 포함된 수분(H2O)을 검출할 수 있다.The moisture analyzer 500 may be connected to the gas control unit 200 to detect moisture (H 2 O) contained in a plurality of gases supplied into the reactor 100.

일반적으로, 수분(H2O)은 고온재료의 산화에 영향을 미치는 요소로 최대한 제거하여야 하고, 제거 후 남은 수분은 상기 수분측정기(Moisture Analyzer,500)로 검출할 수 있다.
In general, the water (H 2 O) should be removed as much as possible to influence the oxidation of the high temperature material, the moisture remaining after removal can be detected by the Moisture Analyzer (500).

상기 냉각부(600)는 상기 반응로(100)에 연결되어 상기 반응로(100)로부터 유출되는 가스를 냉각시키며 냉각 튜브(610) 및 냉각팬(620)을 포함할 수 있다.
The cooling unit 600 may be connected to the reactor 100 to cool the gas flowing out of the reactor 100 and include a cooling tube 610 and a cooling fan 620.

상기 냉각 튜브(610)는 상기 반응로(100)로부터 유출된 가스가 이동되는 통로로 롤 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 냉각팬(620)은 상기 냉각 튜브(610) 하부에 위치되어 상기 냉각 튜브(610) 내의 가스를 냉각시킬 수 있다.
The cooling tube 610 may be formed in a roll shape as a passage through which the gas discharged from the reactor 100 moves, and the cooling fan 620 is positioned below the cooling tube 610 to allow the cooling tube ( The gas in 610 may be cooled.

상기 사용자 단말기(700)는 상기 제어부(400)에 연결되어 데이터를 수집하고 사용자에게 입출력 인터페이스를 제공할 수 있다.The user terminal 700 may be connected to the control unit 400 to collect data and provide an input / output interface to a user.

구체적으로, 상기 사용자 단말기(700)는 시험 개시전에 사용자로부터 시험 관련 데이터를 입력받고, 시험시에는 상기 제어부(400)로부터 반응 전후의 가스 농도 변화 정보를 수신하여 이 값을 연속적으로 저장하며, 시험 완료 후에는 시간 경과에 따른 가스 농도 변화 등과 같은 시험 결과를 그래프 형태로 디스플레이할 수 있다.
Specifically, the user terminal 700 receives the test-related data from the user before the start of the test, during the test receives the gas concentration change information before and after the reaction from the control unit 400 and continuously stores this value, the test After completion, test results such as changes in gas concentration over time can be displayed in graphical form.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치에 의하면, 고온 환경, 응력 환경 및 대기 환경을 독립적으로 조절할 수 있고, 이때 일어나는 기상 반응 등을 동시에 관찰할 수 있으므로, 복합 환경 하의 다양한 조건에서 재료 특성을 파악할 수 있다.
As described above, according to the material gas phase reaction analysis apparatus in the complex environment according to the present invention, it is possible to independently control the high temperature environment, the stress environment and the atmospheric environment, and at the same time it is possible to observe the gas phase reaction occurring at the same time, Under various conditions, the material properties can be identified.

이상과 같이 본 발명에 따른 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As described above with reference to the drawings illustrating a material gas phase reaction analysis device in a complex environment according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the technical spirit of the present invention Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope.

100:반응로 200:가스 조절부
210,220,230,240:MFC 300:가스 조성 분석부
400:제어부 500:수분측정기
600:냉각부 610:냉각 튜브
620:냉각팬 700:사용자 단말기100: reactor 200: gas control unit
210,220,230,240: MFC 300: gas composition analysis unit
400: control unit 500: moisture meter
600: cooling unit 610: cooling tube
620: cooling fan 700: user terminal

Claims (11)

재료 시편의 온도와 하중을 조절하는 반응로;
상기 반응로 내부로 공급되는 복수의 가스 농도를 조절하여 상기 재료 시편의 대기 환경 내의 가스 불순물 농도를 조절하는 가스 조절부;
상기 재료 시편과 대기환경과의 반응에 따른 가스 조성의 변화를 지속적으로 측정하는 가스 조성 분석부; 및
상기 반응로와 가스 조절부 및 가스 농도 분석부를 전기적 또는 기계적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
A reactor for controlling the temperature and load of the material specimen;
A gas control unit controlling a gas impurity concentration in an atmospheric environment of the material specimen by adjusting a plurality of gas concentrations supplied into the reactor;
A gas composition analyzer continuously measuring a change in gas composition according to the reaction between the material specimen and the atmospheric environment; And
And a controller for electrically or mechanically controlling the reactor, the gas controller, and the gas concentration analyzer.
제 1항에 있어서,
상기 반응로는 복수의 재료 시편을 병렬로 배열시키며 장착할 수 있는 시편 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
The reactor is a material vapor phase analysis device in a complex environment characterized in that it comprises a specimen mounting portion that can be mounted in parallel arranged a plurality of material specimens.
제 2항에 있어서,
상기 시편 장착부는 상기 재료 시편이 개별적으로 장착되며 병렬로 배열되는 복수의 석영 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 2,
And the specimen mounting portion includes a plurality of quartz tubes in which the material specimens are individually mounted and arranged in parallel.
제 3항에 있어서,
상기 시편 장착부는 병렬로 배열된 각각의 재료 시편에 상기 석영 튜브를 통해 독립적으로 가스가 공급되어 각 재료 시편마다 개별적으로 대기 환경이 조성되는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 3, wherein
The specimen mounting unit is a gaseous phase reaction analysis device in a complex environment characterized in that the gas is independently supplied to each of the material specimens arranged in parallel through the quartz tube to create a separate atmosphere environment for each material specimen.
제 1항에 있어서,
상기 반응로는 상기 재료 시편의 온도를 조절할 수 있도록 수직으로 설치된 전기로로 이루어지되, 하중을 변화시킬 수 있도록 상기 재료 시편의 하단에 무게추가 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
The reactor is made of an electric furnace installed vertically to adjust the temperature of the material specimen, the material vapor phase analysis device in a complex environment, characterized in that the weight is connected to the lower end of the material specimen to change the load .
제 1항에 있어서,
상기 가스 조절부는 개별적으로 공급되는 가스의 유량을 제어하여 상기 반응로 내부로 공급되는 가스 불순물 농도를 조절하는 복수의 MFC(Mass Flow Meter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
The gas control unit includes a plurality of MFCs (Mass Flow Meter) for controlling the concentration of gas impurity supplied into the reactor by controlling the flow rate of the gas supplied separately, the material gas phase reaction analysis in a complex environment Device.
제 6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 MFC(Mass Flow Meter)로 공급되는 가스의 개별적인 공급 유량을 제어하여 상기 가스를 일정 시간에 일정 농도로 상기 반응로 내부로 공급하는 가스 제어 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method according to claim 6,
The control unit includes a gas control program for controlling the respective supply flow rate of the gas supplied to the MFC (Mass Flow Meter) to supply the gas into the reactor at a predetermined concentration at a predetermined time, in a complex environment Material gas phase reaction analysis device.
제 1항에 있어서,
상기 가스 조성 분석부는 상기 반응로로 공급되는 가스의 조성 및 상기 재료 시편과 열역학 반응 후 유출되는 가스의 조성을 측정하여, 반응 전후의 가스 농도 변화를 연속적으로 측정하는 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,GC)인 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
The gas composition analyzer is configured to measure the composition of the gas supplied to the reactor and the composition of the material sample and the gas flowing out after the thermodynamic reaction, to continuously measure the gas concentration change before and after the reaction (Gas Chromatography, GC) An apparatus for analyzing material vapor phase reaction in a complex environment, characterized in that.
제 1항에 있어서,
상기 가스 조절부에 연결되어 상기 반응로 내부로 공급되는 복수의 가스에 포함된 수분(H2O)을 검출하는 수분측정기(Moisture Analyzer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
A material gas phase reaction in a complex environment further comprising a moisture analyzer connected to the gas control unit and detecting a moisture (H 2 O) contained in a plurality of gases supplied into the reactor. Analysis device.
제 1항에 있어서,
상기 반응로에 연결되어 상기 반응로로부터 유출되는 가스를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하되,
상기 냉각부는 상기 반응로로부터 유출된 가스가 이동되는 롤 형상의 냉각 튜브; 및
상기 냉각 튜브 하부에 위치되어 상기 냉각 튜브 내의 가스를 냉각시키는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
Is further connected to the reactor further comprises a cooling unit for cooling the gas flowing out of the reactor,
The cooling unit has a roll-shaped cooling tube to move the gas flowing out of the reactor; And
And a cooling fan positioned below the cooling tube to cool the gas in the cooling tube.
제 1항에 있어서,
상기 제어부에 연결되어 데이터를 수집하고 사용자에게 입출력 인터페이스를 제공하는 사용자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 환경에서의 재료 기상 반응 분석 장치.
The method of claim 1,
And a user terminal connected to the control unit to collect data and provide an input / output interface to a user.
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