KR20130120702A - 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물이나 기름과 같이 자유로이 유동하는 액체상태의 액상물질 내에 탐침하여 액상물질 내의 정보변화를 검출하여 액상물질의 정보를 실시간 측정하는 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 액상 센서는 액체의 내/외부의 온도 및 압력과 같은 사용 환경의 변화가 발생시, 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응(예: 액상물질의 농도변화, 액상물질의 질량 감소, 전기적 특성변화 등)과 화학적 반응(예: 화합, 분해, 치환, 복분해, 열화 등)에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질(예: 이온, 분극성분자, 기체분자 등)이 액상물질 내에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되는 검출부를 구비하며, 상기 검출물질은 검출부에서 흡착 및 탈착되는 양에 따라 검출부의 전기전도도의 변화가 발생하여 액상 물질내의 정보의 변화를 검출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 이에 따를 경우, 액상물질의 물리적/화학적 변화에 의해 액상물질의 농도변화가 발생하여 검출부의 전기적 특성 변화량이 다르게 변화하는데, 이 경우 검출정도는 온도 및 압력(특히, 온도에 크게 영향 받음)에 따라 반응정도가 크게 변화되며, 검출부와 액상물질의 센서의 물질 종류별 데이터를 확보하여 액상물질 정보변화에 대한 값을 정확히 측정할 수 있는 효과를 제공한다. 또한 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 구성하면 액상물질의 내/외부 환경변화에 대한 검출정보를 정확하게 검출할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치 {Sensor for detecting liquefied material and a device using the same}

본 발명은 액상물질 내에 탐침하여 액상물질 내의 정보변화를 검출하는 센서와 액상물질 내의 내/외부 환경변화에 따른 액상물질의 정보변화를 실시간 측정하는 액상물질 검출장치에 관한 것으로, 특히 액상 센서는 소정의 기판 위에 액상물질의 물리적/화학적 반응으로 발생되는 전기적 극성을 가지는 물질이 액상물질 내에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되는 특성을 가지는 검출부와, 검출부의 전기전도도 변화를 측정하기 위한 소정의 전극들을 포함하고, 상기 전극의 일면에 소정의 홀을 구비하고 구비된 홀에는 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 삽입하여 패키징 접합을 구성하는 것을 특징으로 한다. 또한 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 구성하여 액상물질의 내/외부 환경변화에 의해 발생된 검출물질의 정보를 정확하게 검출할 수 있는 액상센서 검출장치를 구성할 수 있으며, 상기 장치는 액상센서의 반응을 최적으로 구성하기 위하여 상기 장치의 내부에 발열부를 더 구성하여 액상물질의 반응정도를 변화를 가장 최적의 온도에서 검출할 수 있는 액상센서의 흡착 및 탈착 효과를 최적으로 제공하는 액상물질 검출장치에 관련된 것이다.

본 발명은 액상물질 내의 정보변화를 검출하여 액상물질의 정보를 실시간 점검하기 위한 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치에 관련된 것으로, 이러한 액상물질의 검출 목적은 사용자가 액상 물질의 내/외부 환경변화에 대해 실시간 변화되는 액상물질의 변화정보를 보다 용이하게 판단하여 실시간 정보변화로 발생되는 물리/화학적 변화의 정보를 검출하고 이에 따라 다양한 응용분야에 적용하여 기타 기계장치 및 기구장치의 파손을 예방하고 적절한 조치를 통한 정상 동작을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 종래의 관련된 센서는 액상물질의 실시간 정보를 정확히 판단하기 어렵거나, 혹은 단일 정보에 대하여 분석이 가능한 단순한 스위치 개념의 센서만이 사용되어 왔다.

즉, 기존 종래의 센서는 단순 정보만을 판단하거나 액상물질의 다양한 종류별로 작업이 번거로워 불편하였으며, 다양한 환경변화에 따라 변화되는 발생된 액상물질 내의 검출물질의 정보변화가 온도와 압력에 크게 의존하여 정확한 측정하기 위해서 필요한 온도와 압력에 대한 보정작업이 이루어지지 않아 실시간 측정이 어렵다는 문제가 있었다.

따라서, 이러한 실시간 측정 어려움에 따른 액상물질의 정보에 대한 판단 및 관리 소홀은 관련된 응용분야에서 잘못된 정보전달을 통한 오동작을 발생시키는 결과를 초래하였다.

또한 액상물질은 사용환경에 따라 다양하게 적용이 되고 있다. 예를 들어 소금물의 농도변화, 유사휘발유의 혼합물 첨가, 엔진오일의 열화에 의한 사용기능 퇴화, 절연유의 가연성가스발생, 식용오일의 발암물질 발생, 수돗물내의 환경오염물질 함유량 등 그 외에 많은 액상물질을 예시할 수 있다. 이러한 액상물질은 종류에 따라 다양한 형태의 검출 정보유형이 존재하는데 일부 액상물질은 응용분야에 따라 가혹한 조건에서 사용되고 있으며, 이러한 가혹한 조건에서는 기존의 센서장치가 사용되기 위해서는 내구성을 구비한 센서장치가 필요하게 된다. 예를 들면 엔진오일이나 미션오일과 같은 종류의 액상물질은 사용환경이 150℃에 이르는 가혹한 고온동작조건에서 사용되고 있으며, 이에 따라 일반 센서장치는 대부분 이러한 온도조건에서 정상동작을 유지하기 어려운 문제점이 지적된다. 또한 변압기나 전력장치에 사용되는 절연유의 경우는 사용되는 장치의 특성상 고온, 고진동 내에서 동작되며 이러한 경우 종래의 센서의 경우 내구수명을 유지하기 위한 적절한 조치가 필요하다. 또 다른 예로 식용오일의 경우는 통상 200℃가 넘는 사용환경에서 사용되는 경우가 대부분이다. 따라서 상기와 같은 가혹조건 내에서 사용되는 센서는 이와 같은 내구환경에서 충분히 사용이 가능한 내구성을 구비해야 하는 문제점이 제기되고 있다.

또한 최근 유비쿼터스 시대를 맞아 최적화된 액상물질을 검출을 위한 센서를 통하여 다양한 사용환경 내에서의 액상물질의 정보를 확보하는 것이 요구 되고 있으며, 또한 가혹한 조건에서 사용이 가능한 액상물질의 다양한 정보 변화를 보다 정확히 판단을 할 수 있는 센서장치의 필요성이 요구되고 있다.

상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 목적은, 액상 센서의 구조를 최적화하여 가혹한 조건인 고온, 고진동과 같은 환경에서 사용이 가능한 액상물질 검출 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치를 제공하는 데 있다.

두 번째 목적은, 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치를 적용하여 액상물질의 내/외부적 환경변화에 따른 정보변화를 정확히 판단하여, 다양한 종류의 액상물질의 정보가 적용되는 응용분야에 정확한 정보제공으로 편의성을 제공하여 액상물질의 실시간 검출정보 판단이 가능하도록 구성하는 데 있다.

세 번째 목적은, 내/외부적 환경 영향에 따른 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응(예: 액상물질의 농도변화, 액상물질의 질량 감소, 전기적 특성변화 등)과 화학적 반응(예: 화합, 분해, 치환, 복분해, 열화 등)에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질(예: 이온, 분극성분자, 기체분자 등)이 액상 센서의 검출부에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되고, 상기 검출된 물질은 검출부에서 흡착 및 탈착되는 양에 따라 검출부의 전기전도도의 변화가 발생하여 액상 물질 내의 정보의 변화량이 다르게 변화하는데, 이 경우 검출정도는 온도 및 압력(특히, 온도에 크게 영향 받음)에 따라 반응정도가 크게 변화되며, 이를 보다 구체적으로 검출하기 위해 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 구성하면 액상물질의 내/외부 환경변화에 대한 검출정보를 정확하게 검출할 수 있으며, 또한 이를 포함한 액상 센서는 액상물질의 기준 데이터를 확보하여 정확한 측정을 이룰 수 있도록 하는 데 있다.

네 번째 목적은, 저온 동작으로 인한 액상물질 내의 검출물질이 농도 구배에 의한 반응시간이 오래 걸리는 문제점을 해결하기 위한 수단으로, 상기 액상 센서를 포함하는 액상 센서 검출장치 내에 소정의 발열부를 구비하거나, 상기 액상 센서의 기판부에 발열부를 포함하는 액상 센서를 구비하여 액상 센서의 동작이 일정 온도를 유지하여 동작되게 함으로써 측정되는 센서의 검출물질의 흡착 및 탈착 반응시간을 대폭 감소시키거나 또는 완전한 탈착을 유도하여 검출 감도를 초기화할 수 있는 특징을 포함하여 정확한 측정을 이룰 수 있도록 하는 데 있다.

종래의 기술을 이용한 센서는 전원이 인가되는 전극, 상기 전극 사이에 연결되며 전기전도도의 변화를 감지하는 탄소나노튜브를 감지막으로하여 전극, 상기 감지막을 탑재하는 기판을 포함하는 전기 전도도 변화 검출 센서로 구성된다.

기술적으로는 상기 감지막에서의 유전율 변화 만을 검출하며, 사용분야는 엔진오일에 국한되어 있다. 또한 엔진오일의 열화에 따른 유전율 또는 엔진오일의 전기전도도의 변화를 설정된 기준값 이상 또는 이하를 판단하는 스위칭 기능만을 판단하고 있다. 따라서 종래기술은 유전율의 변화만을 취득하기 때문에 다양한 분야에 적용이 어렵고, 또한 검출하고자 하는 액상물질의 검출정보가 온도와 압력에 영향을 받아 정확한 정보를 취득하기에는 적합하지 못하며, 특히 검출하고자 하는 액상물질의 내/외부 환경적 요건에 사용이 적합하게 상용화하기 위해 필요한 내구성을 구비하지 못하는 단점이 지적되고 있다.

상기한 종래 문제점을 해결하고 본 발명에 따른 목적을 달성하기 위한 액상 센서의 구성은, 기판 상면에 설치되며 액상물질의 물리적/화학적 반응으로 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 액상물질 내에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되는 특성을 가지는 검출부와, 상기 검출부의 전기전도도를 측정하기 위한 전극 및 상기 전극의 일면에 홀을 구비하고 구비된 홀에는 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 삽입하여 패키징 접합을 구성하는 것을 특징으로 한다. 또한 다수의 센서를 삽입할 수 있는 소정의 고정지지모듈을 구비하고, 상기 고정지지모듈에 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 구성하여 액상물질의 내/외부 환경변화에 대한 검출물질을 정확하게 검출할 수 있는 액상센서 검출장치를 구성할 수 있으며, 상기 장치는 액상센서의 반응을 최적으로 구성하기 위하여 더 바람직하게는 상기 액상 센서의 검출장치 내에 소정의 발열부를 더 구비하거나, 상기 액상센서의 기판에 발열부를 포함하는 액상 센서를 구비하여 액상 센서의 동작이 일정 온도를 유지하여 동작되게 함으로써 측정되는 센서의 검출물질의 흡착 및 탈착 반응시간을 대폭 감소시키거나 또는 완전한 탈착을 유도하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 기판은 고유저항 10⁴Ωm 이상의 절연재료-유리, 알루미나, 실리콘기판, 메탈 PCB, PCB, PVC 등으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 액상센서의 검출부는 내/외부적 환경 영향에 따른 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응과 화학적 반응에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 액상물질의 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착이 민감하게 반응하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 검출부 구성물질은 탄소나노튜브, 활성탄소, 활성탄소섬유, 카본에어로젤, 탄소나노섬유 중 어느 하나로 구성되어 액상물질 내의 검출물질을 흡착 및 탈착되는 특성에 따라 전기전도도의 변화를 검출하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 검출부의 전기전도도 변화는 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응과 화학적 반응에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 전기적으로 (+)로 대전된 분자나 분극물이 흡착되는 경우 전기전도도가 증가하며, 전기적으로 (-)로 대전된 분자나 분극물이 흡착되는 경우 전기전도도가 감소되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 검출부의 전기전도도를 측정하기 위한 전극 및 상기 전극의 일면에 홀을 구비하고 구비된 홀에는 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 패키징 접합을 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 전극의 종래기술은 물리적 접촉으로 접합되는 기존기술을 적용할 경우 고온/고진동과 같은 가혹조건에서 사용 중에 물리적 접촉의 이격이 발생하여 전기전도도 측정의 오작동을 유발하는 문제점이 발생하여 종래에 사용되는 물리적 접촉으로 구성이 되면 상기 액상센서의 정확한 측정 정보를 취득하기 어려운 문제점이 제기된다.

또한 상기 전극과 전기신호를 측정을 위한 리드선 간에 패키징 접합을 필요로 하는데, 이 경우 상기 전극부과 리드선 간에 소정의 접촉면에서 패키징 접합이 이루어지며 통상의 기술로 접합이 가능하지만 상기 언급된 가혹조건에서 장시간 사용시에는 접합의 탈분리가 발생하는 문제점이 제기되고 있다. 특히, 접합부분의 면적이 적을 경우에는 고온공정을 통해 접합해야 하는데 이러한 경우 상기 센서의 검출부가 손상이 발생하는 문제점도 제기될 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 상기 전극의 접합을 위하여 전극 및 전극의 일면에 홀을 구비하고 구비된 홀에 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 삽입하여 패키징 접합을 구성함으로써 상기 문제점들을 해결할 수 있다.

본 발명에 의한 전극의 패키징 접합은 전극부와 전기신호를 검출하기 위한 리드선의 접촉면을 비약적으로 확장하고 상기 구성된 홀에 패키징 접착제를 충분히 충진하여 패키징 공정이 수행되어 내구성이 우수한 장점을 포함하고 있어 고온/고진동과 같은 가혹조건에서 사용이 가능한 특징이 있다. 또한 상기의 구조를 사용할 경우 저온 패키징이 가능하여 검출부에 손상을 방지할 수 있는 장점을 포함하고 있다.

또한 상기 전극의 바람직한 구성으로 패키징 접합의 바람직한 구성은 상기 액상센서의 검출부가 없는 기판의 타단면에 소정의 전극을 더 구성하여 전극의 일면에 구성된 홀을 구비하여 기판의 타단면에 구성된 전극의 일면에 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 삽입하여 패키징 접합을 구성하는 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 패키징 공정 중에 발생되는 검출부의 손상을 더 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 액상센서는 기판 위에 구성되는 검출부와 전극의 형성과정에 따라 다양한 특성을 나타낼 수 있다.

먼저 기판 위에 전극을 구성하고 구성된 전극 위에 검출부를 형성할 경우는 통상 액상센서를 제조하기 위한 공정이 간단하여 저비용으로 다양한 액상물질의 정보파악에 용이하게 사용될 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 상기의 경우는 검출부를 형성하는 과정에 있어서 전극 위에 검출부가 구성되는 과정 중 소정의 면적으로 규정된 검출부의 제작과정이 프린팅 공정 또는 스프레이 공정과 같은 일련의 공정으로 진행되는 과정으로 진행되며, 상기 공정으로 제작 중 검출물질의 퍼짐 현상으로 인하여 규정하는 소정의 면적의 검출부 구성이 이루어지지 않는 문제점이 발생하며, 이 경우 검출부의 면적변화에 따라 검출 정보의 오차가 발생하는 주요 원인이 되기도 한다.

이에 따라 상기 제조공정을 기판 위에 검출부를 상기의 공정으로 제작하고 상기 검출부의 상면에 전극공정을 수행하는 방법이 제기되기도 한다.

이러한 경우 상기의 검출부의 퍼짐현상이 발생하더라도 검출부의 상면을 전극이 둘러싸여 제작되는 현상으로 인하여 액상물질과 직접 반응이 이루어지는 부분은 전극이 둘러싸지 않는 부분으로 항시 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 상기의 경우 검출부의 면적이 항시 일정하게 유지됨으로써 검출 정보의 오차가 확연히 줄어들어 정확한 측정을 수행할 수 있는 장점이 있다. 반면 상기의 제작과정은 전극을 제작하는 공정과정 중에 검출부의 물리적/화학적 외부 손상이 발생되어 양질의 센서 제작 생산에 있어서 제작 수율이 낮아지는 단점이 있을 수 있다.

또한 상기 액상센서의 검출부와 전극의 제작과정에 있어서 다양한 형태에 따라 다양한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있는데 이는 아래 다양한 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.

상기 검출부는 액상물질 내의 전기적 극성을 가지는 검출물질이 액상물질의 농도와 검출부 부근의 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착이 발생되는데, 상기 검출된 물질은 검출부에서 흡착 및 탈착되는 양에 따라 검출부의 전기전도도의 변화가 발생한다. 이러한 경우 검출부에서 발생되는 흡착 및 탈착은 액상물질 전체의 농도와 검출부에 흡착된 액상물질의 농도평형이 될 때까지 발생되는데, 통상 액상물질의 온도가 낮으면 상기에 언급된 농도평형이 될 때까지는 장시간이 소요가 되며 이러한 검출부에서의 흡착 및 탈착 반응은 액상물질의 농도평형에 필요한 활성화에너지에 영향을 받게 된다. 따라서 검출부에서 반응시간을 최소화하기 위해서는 활성화에너지를 높이는 방법, 즉 액상물질 반응을 위한 온도 상승을 유도하여 반응시간을 단축하는 방법이 제시된다.

이와 같은 이유로 상기 액상센서는 액상 센서의 기판에 발열부를 포함하여 구성하거나, 상기 검출장치 내에 소정의 발열부를 더 구비하여 액상 센서의 동작이 일정 온도를 유지하여 동작되게 함으로써 측정되는 센서의 검출물질의 흡착 및 탈착 반응시간을 대폭 감소시키는 특징을 포함할 수 있다.

구체적으로 상기의 검출부의 반응을 최적으로 유지하기 위한 온도는 액상물질의 종류에 따라 다르게 반응하지만 상기 발열부는 니크롬선 또는 백금으로 구성하고, 통상 20℃ 내지 100℃에서 동작하도록 설정한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 액상센서의 검출부를 구성하는 물질은 그 종류에 따라 흡착 및 탈착의 정도가 다르게 반응되는데, 통상적으로 흡착은 액상물질의 농도에 따라 즉시 반응하는 특성을 가지지만 경우에 따라 검출물질을 흡착한 상태가 장시간 지속되는 경우가 발생될 수도 있다. 이러한 경우 검출시간 동안에 탈착이 이루어지지 않는다면 액상센서가 반응되는 검출물질의 정보에 대한 정확한 검출이 방해되는 문제점이 제기될 수 있는데, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 상기 검출부에 흡착되어 있는 검출물질의 탈착을 해결하기 위한 수단으로 상기 검출부의 반응을 최적으로 유지하기 위한 온도보다 더 높은 온도를 유지하면 상기 검출부의 흡착 및 탈착 반응 중에서 탈착 반응이 보다 많이 발생하는 현상이 발생된다. 따라서 상기 검출부에 흡착되어 있는 검출물질의 탈착을 해결하기 위한 수단으로 상기의 액상센서의 기판에 발열부를 포함하여 구성하거나, 상기 검출장치 내에 소정의 발열부를 더 구비하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게 상기 발열부의 동작온도를 약 120℃ 내지 150℃를 유지하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 액상센서의 액상물질에 대한 반응은 액상물질내의 검출된 물질이 검출부에서 흡착 및 탈착되는 양에 따라 검출부의 전기전도도의 변화가 발생하여 액상 물질 내의 정보의 변화를 파악하는데 있다.

상기의 경우 액상물질은 사용환경에 따라 다양한 종류가 존재하며, 상기의 다양한 액상물질의 개개별에 상기의 검출방법을 적용하기 위해서는 제작된 액상센서가 검출물질별 기준값 측정단계를 포함할 수 있다.

상기 기준값 측정단계는 검출물질별 기준샘플을 준비하는 단계, 액상센서를 기준샘플에 탐침하는 단계, 탐침된 액상물질을 열처리하는 단계, 액상센서의 검출부의 안정화단계로 구성된다.

상기의 기준샘플을 준비하는 단계는 검출하고자 하는 액상물질에 따라 다양한 종류의 기준샘플이 정해질 수 있다.

예를 들어 절연유내의 가스함유량을 측정하기 위한 것이라면, 우선 기준샘플로 절연유 신유를 준비하고, 정보 검출을 위한 액상센서를 상기 절연유 신유에 탐침하도록 한다. 이후 액상센서의 검출부에 절연유 신유의 농도구배에 따른 흡착 및 탈착의 반응을 최적화하기 위해 약 70~120℃에서 3시간 열처리를 진행한다. 마지막으로 상기 검출부의 흡착과 탈착 반응이 농도평형이 될 때까지 충분한 반응시간을 유지하여 안정화한 후 절연유 신유의 기준값 측정단계를 수행할 수 있다.

상기와 같이 기준값 측정단계는 다양한 종류의 액상물질에 적용하기 위한 필수 과정으로 상기의 기준값 측정단계에서 검출된 액상물질의 정보와 측정하고자 하는 내/외부적 환경변화에 의해 변화된 액상물질의 검출부에서 검출된 검출정보의 차이값을 측정하여 검출할 수 있으며, 이와 같이 상기 최종 획득한 검출정보의 차이값은 다양한 분석장비를 통해 얻은 액상물질의 물성과 비교하여 매칭하는 단계를 통해 정확한 검출정보를 확보할 수 있다.

상기 액상센서 검출장치는 액상센서가 통상 온도에 변화에 따라 반응정도의 차이가 발생하기 때문에 액상센서의 정확한 검출물질의 정보를 검출하기 위해서는 상기 장치에 온도센서부를 포함하여 액상센서에서 검출된 정보를 온도와 반응정도에 따른 상관관계로 보상하여 정확한 검출정보를 확보할 수 있다.

위에서와 같이, 본 발명에 따른 액상 센서를 통한 액상물질 검출에는 다양한 종류의 액상물질의 검출이 가능하며, 특히 검출하고자 하는 기준 액상물질의 정보를 기준으로 액상물질의 내/외부적 환경변화에 대한 검출물질의 정보변화를 액상 센서의 전기적 특성을 확인하여 실시간으로 측정하여 액상물질의 정보변화를 판단할 수 있는 효과를 제공한다.

특히 액상센서의 검출정도는 온도 및 압력(특히, 온도에 크게 영향 받음)에 따라 반응정도가 크게 변화되며, 검출부와 액상물질의 센서의 물질 종류별 데이터를 확보하여 액상물질 정보변화에 대한 값을 정확히 측정할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 구성하면 액상물질의 내/외부 환경변화에 대한 검출정보를 보다 정확하게 검출할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라서 상기 장치를 응용할 수 있는 분야의 대상인 기계장치 및 기구장치의 이상 발생을 미연에 방지하여 장치 내구성을 증대시키고 관리 효율성을 제고시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 액상 센서의 제1 실시 예를 나타내는 구조도
도 2는 액상센서의 액상물질내에서 온도변화에 따른 검출부의 반응을 나타내는 그래프
도 3은 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제1 실시 예를 나타내는 구조도
도 4는 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제2 실시 예를 나타내는 구조도
도 5는 본 발명에 따른 액상 센서의 제2 실시 예를 나타내는 구조도
도 6은 본 발명에 따른 액상 센서의 제3 실시 예를 나타내는 구조도
도 7은 본 발명에 따른 액상 센서의 제4 실시 예를 나타내는 구조도
도 8은 본 발명에 따른 액상 센서의 제5 실시 예를 나타내는 구조도
도 9는 본 발명에 따른 액상 센서의 발열부를 포함한 제1 실시 예를 나타내는 구조도
도 10은 본 발명에 따른 액상 센서의 발열부를 포함한 제2 실시 예를 나타내는 구조도
*** 도면의 주요 부분에 대한 설명 ***
100: 액상센서 101: 기판 110: 검출부
120: 전극 50: 전극 일면의 홀 103: 패키징 접합
104: 리드선

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 액상 센서의 제1 실시 예를 나타내는 구조도, 도 2는 액상센서의 액상물질내에서 온도변화에 따른 검출부의 반응을 나타내는 그래프, 도 3은 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제1 실시 예를 나타내는 구조도, 도 4는 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제2 실시 예를 나타내는 구조도, 도 5는 본 발명에 따른 액상 센서의 제2 실시 예를 나타내는 구조도, 도 6은 본 발명에 따른 액상 센서의 제3 실시 예를 나타내는 구조도, 도 7은 본 발명에 따른 액상 센서의 제4 실시 예를 나타내는 구조도, 도 8은 본 발명에 따른 액상 센서의 제5 실시 예를 나타내는 구조도, 도 9는 본 발명에 따른 액상 센서의 발열부를 포함한 제1 실시 예를 나타내는 구조도, 도 10은 본 발명에 따른 액상 센서의 발열부를 포함한 제2 실시 예를 나타내는 구조도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 액상센서를 설명하면 다음과 같다.

도 1(a)에서 물이나 기름과 같이 자유로이 유동하는 액체상태의 액상물질 내에 탐침하여 액상물질 내의 정보변화를 검출하여 액상물질의 정보를 실시간 측정하는 액상 센서 정보 측정을 위한 액상센서(100)는 기판(101) 위에 소정의 면적으로 형성된 전극(120), 상기 전극(120) 위에 액상물질의 물리적/화학적 반응으로 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 액상물질 내에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되는 특성을 가지는 검출부(110)와 상기 검출부(110)의 전기전도도를 측정하기 위한 전극(120) 및 상기 전극(120)의 일면에 홀(50)을 구비하고 구비된 홀(50)에는 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선(104)을 삽입하여 패키징 접합(103)을 구성한다.

또한 도 1(b)는 상기 구성된 액상센서(100)의 검출부(110)의 단면을 나타내는 구조도로써, 상기 기판(101) 위에 소정의 전극(120)이 구성되고 상기 구성된 전극(120) 위에 검출부(110)가 형성되는 것을 나타내고 있다. 이러한 단면구조는 검출부가 액상물질에서 검출하고자하는 검출물질과 직접 접촉이 되도록 구성되며, 상기 구조는 제조공정이 간단한 장점이 있다.

상기 도 1(c)는 상기 구성된 액상센서(100)의 전극(120)의 단면을 나타내는 구조도로써, 상기 전극(120)과 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선(104)의 접촉면을 비약적으로 확장하고 상기 구성된 홀(50)에 패키징 접착제(103)를 충분히 충진하여 패키징 공정이 수행되어 내구성이 우수한 장점을 포함하고 있어 고온/고진동과 같은 가혹조건에서 사용이 가능한 특징이 있다. 또한 상기의 구조를 사용할 경우 저온 패키징이 가능하여 패키징 공정상에서 발생할 수 있는 검출부(110)에 손상을 방지할 수 있는 장점을 포함하고 있다.

상기 기판(101)은 고유저항 10⁴Ωm 이상의 절연재료로 구성되는 것이 바람직하며, 더 상세하게는 유리, 알루미나, 실리콘기판, 메탈 PCB, PCB, PVC 등으로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 액상센서(100)의 검출부(110)는 내/외부적 환경 영향에 따른 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응과 화학적 반응에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 액상물질의 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착이 민감하게 반응하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

검출부(110)의 전기전도도 변화는 액상물질의 내부에서 발생되는 물리적 반응과 화학적 반응에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 전기적으로 (+)로 대전된 분자나 분극물이 흡착되는 경우 전기전도도가 증가하며, 전기적으로 (-)로 대전된 분자나 분극물이 흡착되는 경우 전기전도도가 감소되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 검출부(110)의 구성물질은 탄소나노튜브, 활성탄소, 활성탄소섬유, 카본에어로젤, 탄소나노섬유 중 어느 하나로 구성되어 액상물질 내의 검출물질을 흡착 및 탈착되는 특성에 따라 전기전도도의 변화를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 액상센서(100)는 다양한 액상물질에 적용이 가능하며, 다양한 액상물질의 개개별 정보를 검출하기 위한 방법을 적용하기 위해서는 제작된 액상센서가 검출물질별 기준값 측정단계와 검출물질의 물성데이터를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기준값 측정단계는 검출물질별 기준샘플을 준비하는 단계, 액상센서를 기준샘플에 탐침하는 단계, 탐침된 액상물질을 열처리하는 단계, 액상센서의 검출부의 안정화단계로 구성되며, 상기의 기준샘플을 준비하는 단계는 검출하고자 하는 액상물질에 따라 다양한 종류의 기준샘플이 정해질 수 있다.

여기에서 상기 액상물질을 열처리하는 단계는 바람직하게 통상 물질별로 50℃ 내지 150℃에서 10분 내지 3시간 이내에서 열처리하는 것이 바람직하다.

또한 상기 검출물질의 물성데이터를 비교하는 단계는 다양한 분석장비를 통해 얻은 액상물질의 물성과 비교하여 매칭하는 단계를 통해 정확한 검출정보를 비교하는 단계를 포함하고 있다.

상기에서 액상센서(100)가 적용되는 검출대상은 내부에서 발생되는 물리적 반응과 화학적 반응에 따라서 발생되는 전기적 극성을 가지는 검출물질이 가지는 모든 액상물질을 포함하고 있다.

바람직하게는 물을 포함하는 혼합물, 경련열화에 의해 절연내력이 감소된 절연유 및 가연성 가스가 용해된 절연유, 열화가 진행된 윤활오일, 산패가 진행된 식용오일, 타 불순물이 첨가된 연료, 전도성 불순물이 포함된 화학액상물질 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

표1 내지 표9는 다양한 액상물질에서 검출된 사용환경별 액상물질의 검출정보를 나타내고 있다.

표1 내지 표2는 다양하게 제작된 검출부(110) 재료 중에서 탄소나노섬유로 제작된 액상센서(100)를 사용하여 윤활오일을 측정한 결과이다. 윤활오일에서 소정의 사용환경(주행거리별, 상온 및 90℃)에서 윤활오일의 열화상태의 변화를 검출부(110)의 전기전도도의 변화를 통해 확인할 수 있다.

윤활오일(엔진오일 ZIC-A)의 상온에서 주행거리 변화에 따른 액상센서의 전기전도도 차이

주행거리	신유 0km	5,000km	10,000km
전기전도도	4,300[Ω]	2,610[Ω]	1.226[Ω]

윤활오일(엔진오일 ZIC-A)의 90℃에서 주행거리 변화에 따른 액상센서의 전기전도도 차이

주행거리	신유 0km	5,000km	10,000km
전기전도도	3,010[Ω]	1,827[Ω]	890[Ω]

표3 내지 표4는 상기에 제작된 액상센서(100)를 이용하여 절연유를 측정한 결과이다.

절연유는 통상 변압기와 같은 변전 및 배전 설비에 사용이 되며, 절연유는 사용기간 및 과부하 사용으로 인한 절연유 내부의 열화가 진행된다. 이러한 열화진행은 절연유 내부에서 산소 및 수분에 의해 가속화되며, 기기내부에서 이상현상 발생으로 절연파괴, 국부가열의 열을 수반하는 반응이 촉진되어 절연유 내부에는 산소를 포함하는 과산화물이 발생하며, 또한 절연유 내부에 열에 의해 발생되는 H2, CH4, C2H2, C2H6, C2H4, C3H8 등과 같은 탄화수소계의 가연성 가스를 발생한다. 따라서 표3 내지 표4의 결과는 상기 예시한 과산화물과 탄화수소계 가스의 각각의 종류에 따라 검출부에서 반응하는 정도는 과산화물은 전기전도도를 증가시키고, 탄화수소계 가연성 가스(TCG)는 전기전도도를 감소시키는 현상을 나타내고 있다.

절연유의 상온에서 사용 종류별 변화에 따른 검출부의 전기전도도 차이와 전산가 분석결과

사용 종류	신유	3년 사용 변압기 추출 절연유	8년 사용 변압기 추출 절연유
전기전도도	3,300[Ω]	3,190[Ω]	2.800[Ω]
전산가(mgKOH/g)	0.01	0.03	0.1

절연유의 부분가열 시간변화에 따른 검출부의 전기전도도 차이와 가스분석 결과

가열 시간별 샘플	신유대비 전도도 변화	가스 분석 데이터(ppm)
	ΔR(Ω)	TCG	H2	CH4	CO	C2H2	C2H4	C2H6
신유	0	44.0	0.0	4.7	0.0	0.0	26.0	13.2
6시간	88	330.7	12.87	80.4	118.17	0	84.66	34.56
12시간	508	473.2	19.94	100.82	51.36	0	237.53	63.53
18시간	763	1089.6	57.08	246.86	188.17	0	376.82	220.64
24시간	796	1178.0	61.19	408.04	109.63	5	342.97	251.17

표5 내지 표6은 상기에 제작된 액상센서(100)을 이용하여 소금물의 농도를 측정한 결과이다.

소금물의 상온에서 농도에 따른 전기전도도 변화

소금물 농도	순수한 물	소금물 10%	소금물 20%
전기전도도	5,100 [Ω]	3,600 [Ω]	2,200 [Ω]
ΔR	- [Ω]	1,500 [Ω]	2,900 [Ω]

소금물의 50℃에서 농도에 따른 전기전도도 변화

구분	인가전압	소금물 10%	소금물 20%
전기전도도	4,200 [Ω]	2,600 [Ω]	1,100 [Ω]
ΔR	- [Ω]	1,600 [Ω]	3,100 [Ω]

상기 표5 내지 표6은 물에 포함된 소금의 함량을 측정한 결과이다. 기준샘플로 물을 측정한 결과를 기준으로 상온에서 소금의 함유량이 10%일 때는 약 1500Ω의 전기전도도 변화가 발생하였고 소금의 함유량이 20%일 때는 약 2900Ω의 전기전도도 변화가 발생하였다. 또한 50℃의 온도에서는 소금의 함유량이 10%일 때는 약 1600Ω의 전기전도도 변화가 발생하였고 소금의 함유량이 20%일 때는 약 3100Ω의 전기전도도 변화가 발생하여, 각각 함유량과 온도에 따라 상기 액상센서의 반응의 상관관계를 도출할 수 있음을 알 수 있다.

표7 내지 표8은 상기에 제작된 액상센서(100)을 이용하여 대듀유의 농도를 측정한 결과이다.

대두유도 상기 다른 액상물질과 유사하게 대두유 사용 정도와 온도에 따라 유사한 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다.

대두유의 상온에서 사용기간에 따른 전기전도도 변화

사용 기간	신유	100시간 사용유	300시간 사용유
전기전도도	8,300[Ω]	7,210[Ω]	6.100[Ω]
산가(mgKOH/g)	0.9	1.51	2.93

대두유의 150℃에서 사용기간에 따른 전기전도도 변화

사용 기간	신유	100시간 사용유	300시간 사용유
전기전도도	7,200[Ω]	6,350[Ω]	5.420[Ω]
산가(mgKOH/g)	0.9	1.51	2.93

도 2는 액상센서의 액상물질 내에서 온도변화에 따른 검출부의 반응을 나타내는 그래프이다.

도 2에서 액상센서(100)와 절연유의 온도에 대한 반응정도는 그래프에서 알 수 있듯이, 온도의 증가에 따라 액상센서의 검출부(110)의 전기전도도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

상기 도 2에 사용된 검출부(110)의 물질은 탄소나노섬유를 사용하여 절연유에서의 온도변화를 측정한 결과이다. 검출부(110)의 반응은 온도에 의존하며, 이러한 액상센서(100)의 검출반응은 측정하고자 하는 액상물질의 온도 범위가 상온에서 70℃에서는 온도의 증가에 따라 전기전도도가 적은 범위 내에서 비례적으로 증가하지만, 측정하고자 하는 액체의 온도가 70℃ 이상이 될 경우 전기전도도가 확연히 증가하는 것을 확인할 수 있다.

또한 도 2에는 표기되지 않았지만 100℃ 이상의 범위에서는 전기전도도가 다시 감소하는 현상이 발생된다. 이러한 이유는 액상센서(100)의 검출부(110)에서 반응하는 검출물질의 탈착이 주요하게 발생되는 현상으로 확인할 수 있다.

도 3은 액상 센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제1 실시 예를 나타내고 있다.

상기 액상센서(100)는 통상 온도에 변화에 따라 반응정도의 차이가 발생하기 때문에 액상센서(100)의 정확한 검출물질의 정보를 검출하기 위해서는 상기 장치에 온도센서부(200)를 포함하여 액상센서(100)에서 검출된 정보를 온도와 반응정도에 따른 상관관계로 보상하여 정확한 검출정보를 확보할 수 있다.

따라서 도 3에 예시한 바와 같이 액상센서(100) 및 이를 이용한 액상물질 검출장치(1)는 다수의 센서를 삽입할 수 있는 소정의 고정지지모듈(10)을 구비하고, 상기 고정지지모듈(10)에 액상센서를 포함하는 액상센서부(100)와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부(200)를 포함하는 소정의 장치(1)를 구성하여 액상물질의 내/외부 환경변화에 대한 검출물질을 정확하게 검출하여 각각의 전기신호를 검출하는 리드선(20)을 통해 정보전달을 할 수 있는 액상센서 검출장치(1)를 구성할 수 있다.

도 4는 액상센서 및 이를 이용한 액상물질 검출장치의 제2 실시 예를 나타내고 있다.

도 4는 상기 도 3에서 액상센서(100) 및 이를 이용한 액상물질 검출장치(1)의 내부에 상기 액상센서부(100)와 온도센서부(200)의 사이에 발열부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구조는 상기 액상센서(100)의 검출부(110)에 흡착된 액상물질의 농도평형이 최적화가 되기위한 조건으로 액상물질에 활성화에너지를 높이기 위한 방법으로 고안되었으며, 이러한 상기 구조는 액상센서(100)의 검출부(110)에서 반응을 위한 온도 상승을 유도하여 반응시간을 단축하는 효과가 있다.

바람직하게는 상기 최적의 반응을 이루기 위하여 발열부(300)는 니크롬선 또는 백금 등의 금속으로 구성되며, 발열 온도범위는 20℃ 내지 100℃에서 동작하도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 구조는 검출부(110)에 흡착되어 있는 검출물질의 탈착을 해결하기 위한 수단으로 상기 검출부(110)의 반응을 최적으로 유지하기 위한 온도보다 더 높은 온도를 유지하기 위해 상기 소정의 발열부(300)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 상기 발열부의 동작온도를 약 120℃ 내지 150℃를 유지하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 액상센서(100)의 검출부(110)에서 측정시 일정 온도 범위에서 측정하도록 하는 온도 센서의 제어를 받을 수 있도록 구성한다.

도 5는 본 발명에 따른 액상센서의 제2 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 5(a)는 제2 실시 예를 통한 액상센서(100)의 구조를 나타내며, 도 5(b)는 상기 구조의 단면을 나타내고 있다. 도 5를 통하여 구상된 구조는 상기 도 1의 액상센서(100)의 구조의 검출부(110)가 없는 기판(101)의 타단면에 소정의 전극(130)을 더 구성하여 전극의 일면에 구성된 홀(50)을 구비하여 기판의 타단면에 구성된 전극(130)의 일면에 전기신호를 검출하기 위한 리드선(104)을 삽입하여 패키징 접합(103)을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 구조는 고온/고진동과 같은 가혹조건에서 사용이 가능한 특징이 있으며, 상기의 구조를 사용할 경우 패키징 공정상에서 발생할 수 있는 검출부(110)의 손상을 더 방지할 수 있는 장점을 포함하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 액상 센서의 제3 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 6(a)는 제3 실시 예를 통한 액상센서(100)의 구조를 나타내며, 도 6(b)는 상기 구조의 단면을 나타내고 있다.

도 6에서 구상된 구조는 기판(101) 위에 검출부(110)를 먼저 형성하고 상기 형성된 검출부(110) 위에 전극(120)을 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 제3 실시 예를 통한 구조는 기존 도 1의 구조가 전극(120)위에 검출부(110)가 구성되는 과정 중 소정의 면적으로 규정된 검출부(110)의 제작과정 중 검출물질의 퍼짐 현상으로 인하여 규정하는 소정의 면적의 검출부(110) 구성이 이루어지지 않는 문제점을 해소하기 위해 고안된 구조이며, 이러한 경우 상기의 검출부(110)의 퍼짐 현상이 발생하더라도 검출부의 상면을 전극이 둘러싸여 제작되는 특징으로 인하여 액상물질과 직접 반응이 이루어지는 부분은 전극(120)이 둘러싸지 않는 부분으로 항시 일정하게 유지하여 검출물질의 측정에 정확성을 가지는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 액상 센서의 제4 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 7(a)는 제4 실시 예를 통한 액상센서(100)의 구조를 나타내며, 도 7(b)는 상기 구조의 단면을 나타내고 있다.

도 7에서 구상된 구조는 기판(101) 위에 제1 전극(121)를 형성하고 상기 전극(121) 위에 검출부(110)를 형성한 후 다시 제2 전극(122)를 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 제4 실시 예는 전극(121, 122)들과 검출부의 접촉저항을 최소화하여 구성된 샌드위치 구조로써, 이와 같은 구조는 통상 액상물질 내의 검출물질이 전기전도도의 증가 및 감소 물질 중 모두를 포함하고 있는 경우 선택적으로 전기전도도의 증가시키는 물질을 더 선택적으로 검출하기 위한 구조이다.

상기 구조는 검출부(110)가 액상물질과 직접 접촉되는 부분의 면적을 통하여 검출물질을 흡착하고 이때 흡착된 검출물질이 전기전도도를 증가시키는 물질이 더 반응할 경우 상기 전극(121, 122)들과 검출부의 접촉저항의 변화를 발생시켜 검출부의 전기전도도 변화가 발생하는 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 액상 센서의 제5 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 8(a)는 제5 실시 예를 통한 액상센서(100)의 구조를 나타내며, 도 8(b)는 상기 구조의 단면과 검출부(110)의 선택적 영영을 나타내는 단면도이다.

도 8에서 구상된 구조는 기판(101) 위에 제1 전극(125)과 제2 전극(126)을 형성하고 상기 전극들(125, 126) 위에 검출부(110)를 형성한 후 다시 제3 전극(127)를 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 구조는 도 7의 제4 실시예를 더 바람직하게 구성한 것으로, 통상 액상물질 내의 검출물질이 전기전도도의 증가 및 감소 물질 중 모두를 포함하고 있는 경우 검출부(110)의 측정영역에 따라 선택적으로 전기전도도를 증가시키는 물질과 전기전도도를 감소시키는 물질을 더 바람직하게 선택적으로 검출하기 위한 구조이다.

도 8(b)의 구조에서 검출물질의 전기전도도를 증가시키는 물질은 검출영역(B); 제1 전극(125)과 제3 전극(127)의 사이에 검출부(110)가 구성된 영역을 통해, 검출물질의 전기전도도를 감소시키는 물질은 검출영역(B); 제2 전극(126)과 제3 전극(127)의 사이에 검출부(110)가 구성된 영역을 통해 검출되어 두 영역(A, B)에서 검출된 측정값의 차이를 비교하여 검출물질의 실시간 정보를 측정하는 것을 특징으로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 액상센서(100)의 발열부(70)를 포함한 제1 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 9(a)는 액상센서(100)의 발열부(70)를 포함한 제1 실시 예를 통한 구조도이며, 도 9(b)는 상기 구조의 제1 단면(H-H')을 나타내고, 도 9(c)는 발열부(70)를 포함하는 제2 단면(I-I')의 선택적 영역을 나타내는 단면도이다.

도 9에서 구상된 구조는 기판(101) 위에 측정된 전기신호를 검출하기 위한 제1 전극(120)과 발열부(70)에 전력을 공급하기 위한 제2 전극(140)을 형성하고 상기 제2 전극(140)의 사이에 발열을 위한 발열부(70)를 형성한 후, 상기 전극들(120, 140)과 발열부(70) 위에 검출부(110)를 형성한 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구조는 상기 액상센서(100)의 검출부(110)에 흡착된 액상물질의 농도평형이 최적화되기 위한 조건으로 액상물질에 활성화에너지를 높이기 위한 방법을 더 개선한 것으로 고안되었으며, 상기 구조는 검출부(110)에 흡착되어 있는 검출물질의 탈착을 해결하기 위한 수단으로 상기 검출부(110)의 반응을 최적으로 유지하기 위한 온도보다 더 높은 온도를 유지하기 위해 상기 소정의 발열부(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게 상기 발열부(70)의 동작온도를 약 20℃ 내지 150℃를 유지하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

도 10은 본 발명에 따른 액상센서(100)의 발열부(70)를 포함한 제2 실시 예를 나타내는 구조도이다.

도 10(a)는 제 발명에 따른 액상센서(100)의 검출부(110)를 포함하는 일면을 나타내며, 도 10(b)는 액상센서(100)의 발열부(70)를 포함하는 타단면을 나타내고 있다.

도 10에서 구상된 구조는 기판(101)의 일면 위에 측정된 전기신호를 검출하기 위한 제1 전극(120)을 형성하고 상기 형성된 제1 전극(120) 위에 검출부(110)를 형성하는 단계와; 기판(101)의 타단면 위에 발열을 위한 제2 전극(140)을 형성하고 형성된 제2 전극(140) 사이에 발열부(70)을 형성하는 단계를 포함하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구조는 액상센서(100)의 검출부(110)와 발열부(70)를 독립적으로 구성하여 발열부(70)의 온도제어시 발생되는 오동작에 의해 검출부(110)에 직접적인 열손상을 방지할 수 있는 장점을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 다양한 실시예를 첨부된 표, 그래프 및 도면을 참조하여 기술하였으나 본 발명의 기술적 범위가 상기 기술된 사항에 국한되지 않는 것은 너무도 자명하다.

즉, 본 발명의 기술적 사상에 따라 상술한 바와 같은 구체적인 실시예 및 첨부한 도면에 특별히 한정된다 할 수 없으며, 본 특허등록 청구범위의 기술적 사상에 유사한 범주 내에서의 다양한 변형 실시는 본 특허에 귀속될 수 있다 할 것이다.

Claims (1)

1. 액상물질 내에 탐침하여 액상물질 내의 내/외부 환경변화에 따른 액상물질의 정보변화를 검출하는 액상센서 및 액상물질 검출장치에 있어서;
   소정의 기판 위에 액상물질의 물리적/화학적 반응으로 발생되는 전기적 극성을 가지는 물질이 액상물질 내에서 농도 구배에 따라 흡착 및 탈착되는 특성을 가지는 검출부; 검출부의 전기전도도 변화를 측정하기 위한 소정의 전극들을 포함하고, 상기 전극의 일면에 소정의 홀을 구비하고 구비된 홀에는 측정된 전기신호를 검출하기 위한 리드선을 삽입하여 패키징 접합을 구성하는 것을 포함하는 액상센서
   상기 액상센서를 포함하는 액상센서부와 액상물질의 온도를 검출하는 온도센서부를 포함하는 소정의 장치를 포함하고, 액상센서의 반응을 최적으로 구성하기 위하여 상기 장치의 내부에 발열부를 더 구성하여 액상물질의 반응정도를 변화를 가장 최적의 온도에서 검출할 수 있는 액상센서의 흡착 및 탈착 효과를 최적으로 제공하는 액상물질 검출장치
   

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