KR20190043919A - 염화물 측정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기에 따르면, 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하도록 상기 측정대상물을 전해질 용액에 투입하고, 염화이온과 반응하는 반응물에 산화전류를 인가하여 상기 반응물을 상기 전해질 용액 상에 이온화시킨 다음, 상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물과 반응하는데 인가한 상기 산화전류의 양을 측정하여 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 것으로서, 상기 전해질 용액 상에서 상기 염화이온과 반응하는 상기 반응물을 이온화하도록 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가하는 이온화전극부; 상기 전해질 용액 상에 일정한 기준전압을 제공하는 기준전압부; 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물의 반응에 따라 상기 전해질 용액 상에서 변화되는 전압인 측정전압을 측정하는 측정전압부; 및 상기 반응물에 인가된 상기 산화전류의 양을 기초로 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

염화물 측정기{Chloride measuring apparatus}
본 발명은 염화물 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화이온을 함유하는 측정대상물을 전해질 용액에 투입하고, 상기 염화이온과 반응하는 반응물에 산화전류를 인가하여 상기 반응물을 상기 전해질 용액 상에 이온화시킨 다음, 상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물과 반응하는데 인가한 상기 산화전류의 양을 측정하여 상기 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 염화물 측정기에 관한 것이다.
최근 강모래의 부족 현상으로 각종 건설현장에서 염화이온이 함유된 바닷모래가 콘크리트용 골재로 널리 사용되고 있으나, 바닷모래에 함유된 염화이온이 시간이 경과됨에 따라 서서히 용출되어 건축물의 하중을 지탱하는 골조로 사용되는 철근 또는 철재 빔을 부식시켜 그 두께가 점점 감소됨에 따라 건축물의 수명이 급격히 단축된다는 심각한 문제를 야기하는 것으로 알려져 있다.
이에 따라 건축 재료로 사용되는 콘크리트의 염화이온 함량이 일정 범위 이하로 한정되도록 되어 있으며, 콘크리트에 함유된 염화이온 농도를 측정하기 위하여 여러 형태의 염화이온 측정 방법이나 다양한 종류의 염화이온 측정 장치가 건설 현장에서 사용되고 있다.
시료에 포함된 염화이온을 정량하는 방법으로는, 수은 적정법 등과 같은 고전적인 침전 적정 방법인 Mohr법, 염화이온과 금속염과의 반응에 따라 생성되는 금속 착이온의 특정한 흡수 파장 영역에서의 흡광도를 측정하여 염화이온을 정량하는 분광학적 방법 등이 있다.
그러나, 은이온이나 수은이온을 이용한 금속 침전에 의한 적정법은 최종적으로 지시약의 변색에 의해 염화이온의 양을 측정하는 방법이기 때문에 실험실에서는 사용 가능하지만 건설현장에서 사용하기에는 부적절한 방법이다.
염화이온과 금속염과의 반응에 따라 생성되는 금속 착이온의 특정한 흡수 파장 영역에서의 흡광도를 측정하여 염화이온을 정량하는 티오시안산 제2수은법, 크롬산은법 등과 같은 분광학적 방법은 시료의 탁도 등에 영향을 받기 때문에 시료의 전처리 단계가 필요하며, 분석 장치가 복잡하여 현장에서 측정하기 위한 소형화가 어렵다는 단점이 있어 건설현장에서 사용하기에는 부적절한 방법이다.
따라서, 건설현장에서의 사용이 편의하고 소형화가 가능하며 염화이온의 측정 오차를 줄여 높은 정확도를 가지는 전해질 용액 및 측정장치의 개발이 절실한 현실이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건설현장에서 사용이 편의하도록 소형화가 가능하고, 시료 내 미량 포함된 SCN-, SO42-, Br-, I- 이온의 방해작용을 최소화하여 염화이온량의 정확한 측정이 가능한 동시에 측정시간을 줄여 신속히 염화이온량을 측정할 수 있는 전해질 용액 및 염화물 측정기를 제공하고자 함이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기에 따르면, 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하도록 상기 측정대상물을 전해질 용액에 투입하고, 염화이온과 반응하는 반응물에 산화전류를 인가하여 상기 반응물을 상기 전해질 용액 상에 이온화시킨 다음, 상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물과 반응하는데 인가한 상기 산화전류의 양을 측정하여 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 것으로서, 상기 전해질 용액 상에서 상기 염화이온과 반응하는 상기 반응물을 이온화하도록 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가하는 이온화전극부; 상기 전해질 용액 상에 일정한 기준전압을 제공하는 기준전압부; 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물의 반응에 따라 상기 전해질 용액 상에서 변화되는 전압인 측정전압을 측정하는 측정전압부; 및 상기 반응물에 인가된 상기 산화전류의 양을 기초로 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기에 의하면, 건설현장에서 사용이 편의하도록 소형화가 가능하고, 시료 내 미량 포함된 SCN-, SO42-, Br-, I- 이온의 방해작용을 최소화하여 염화이온량의 정확한 측정이 가능한 동시에 측정시간을 줄여 신속히 염화이온량을 측정할 수 있으며, 조작의 편의성을 증대시켜 기술자가 아닌 일반 사용자도 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기의 개념도.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전압 및 측정전압을 나타내는 그래프.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 떨어지거나 당업자로부터 용이하게 도출될 수 있는 부분은 간략화 하거나 생략하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기의 개념도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전압 및 측정전압을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)는 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하도록 상기 측정대상물을 전해질 용액(L)에 투입하고, 상기 염화이온과 반응하는 반응물(R)에 산화전류를 인가하여 상기 반응물(R)을 상기 전해질 용액(L) 상에 이온화 즉 산화시킨 다음, 상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물(R)과 반응하는데 인가한 상기 산화전류의 양을 측정하여 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 것으로서, 상기 전해질 용액(L) 상에서 상기 염화이온과 반응하는 상기 반응물(R)을 이온화하도록 상기 산화전류를 상기 반응물(R)에 인가하는 이온화전극부(100); 상기 전해질 용액(L) 상에 일정한 기준전압(Z)을 제공하는 기준전압부(200); 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 따라 상기 전해질 용액(L) 상에서 변화되는 전압인 측정전압(X)을 측정하는 측정전압부(300); 및 상기 측정전압(X)의 세기에 기초하여 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 정도를 산출하고, 상기 반응물(R)에 인가된 상기 산화전류의 양을 기초로 이온화 된 상기 반응물(R)과 반응된 상기 염화이온량을 산출하며, 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100) 또는 상기 기준전압부(200) 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부(400);를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 측정대상물은 상기 염화이온을 포함하는 콘크리트, 모르타르또는 골재 등일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며 상기 염화이온을 함유하고 있는 대상이라면 상기 측정대상물이 될 수 있다.
여기서, 상기 염화이온은 상기 측정대상물 상에서 또는 상기 전해질용액 상에서 이온화된 Cl- 일 수 있다.
따라서, 상기 염화이온량은 Cl-의 양일 수 있다.
일례로, 상기 반응물(R)은 상기 산화전류에 의해 이온화되어 상기 염화이온과 반응하는 은(Ag)일 수 있다.
보다 상세히 설명하자면, 상기 은(Ag)은 상기 산화전류에 의해 상기 전해질 용액(L) 상에서 이온화(Ag ? Ag+ + e-)될 수 있으며, 이온화된 상기 은(Ag+)은 상기 전해질 용액(L)상에 존재하는 염화이온과 반응(Ag+ + Cl- ? AgCl?)하여 침전될 수 있다.
여기서, 상기 염화이온과의 반응은 결정체가 되어 더 이상 이온 상태가 아닌 것을 뜻할 수 있다.
다만, 상기 반응물(R)은 상기 은(Ag)으로 한정되는 것은 아니며 염화이온과 반응하여 상기 은과 같은 화학적 특성을 발휘할 수 있는 것이라면, 당업자의 입장에서 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.
상기 이온화전극부(100)는 상기 반응물(R)이 상기 전해질 용액(L) 상에서 이온화될 수 있도록 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가할 수 있다.
일례로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 이온화전극부(100)는 산화전극부(110) 및 환원전극부(120)를 구비할 수 있으며, 상기 반응물(R)은 상기 산화전극부(110)에 연결되어 상기 산화전류를 인가 받을 수 있다.
여기서, 상기 산화전극부(110), 상기 환원전극부(120) 및 상기 반응물(R)의 적어도 일부는 상기 전해질 용액(L) 상에 위치할 수 있으며, 상기 산화전극부(110)와 상기 환원전극부(120)는 소정의 거리로 이격되어 위치할 수 있다.
상기 반응물(R)은 상기 이온화전극부(100)로부터 인가되는 상기 산화전류에 의해 이온화될 수 있으며, 상기 산화전류가 인가되지 않는 경우 상기 반응물(R)은 상기 전해질 용액(L) 상에서 이온화되지 않을 수 있다.
즉, 상기 반응물(R)의 이온화 여부는 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되는지 여부로 결정될 수 있다.
일례로, 상기 기준전압부(200)는 적어도 일부가 상기 전해질 용액(L) 상에 위치하여 상기 전해질 용액(L) 상에 일정한 상기 기준전압(Z)의 세기를 제공할 수 있다.
상기 기준전압(Z)은 상기 전해질 용액(L)의 성분, 상기 산화전류의 세기, 상기 이온화전극부(100)와 상기 기준전압부(200)의 거리 등에 따라 달라질 수 있다.
즉, 상기 기준전압부(200)는 상기 전해질 용액(L)에 대하여 미리 정해진 일정한 상기 기준전압(Z)을 제공하는 것일 수 있다.
일례로, 상기 측정전압부(300)는 적어도 일부가 상기 전해질 용액(L) 상에 위치하여 상기 전해질 용액(L)의 전압인 상기 측정전압(X)의 세기를 측정할 수 있다.
상기 측정전압(X)의 세기는 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 따라 상기 전해질 용액(L) 상에서 변화될 수 있다.
일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 측정전압(X)의 세기는 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가됨에 따라 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 상기 전해질 용액(L) 상에서 반응하고, 그 결과, 상기 전해질 용액(L)의 상기 측정전압(X)의 세기는 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가된 시점(S, t1)부터 증가될 수 있다.
이는, 일례로, 도 3 및 도 4의 상기 측정전압(X)의 세기의 증가 및 상기 측정전압(X)의 기울기는 상기 전해질 용액(L) 상에서 상기 반응물(R)이 상기 산화전류에 의해 이온화되면서 생성되는 전자(e-), 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 상기 전해질 용액(L) 상에서 반응, 상기 전해질 용액의 성분/성분비 및 상기 전해질 용액(L) 상의 상기 염화이온량에 따른 결과일 수 있다.
도 3에는 상기 측정전압(X)의 세기가 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 반응함에 따라 증가하는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 측정전압(X)의 세기는 상기 전해질 용액(L)의 성분, 상기 이온화전극부(100) 및 상기 기준전압부(200)와 상기 측정전압부(300) 간의 거리 등에 의해 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 반응함에 따라 감소될 수도 있다.
즉, 상기 측정전압부(300)로부터 측정되는 상기 전해질 용액(L)의 상기 측정전압(X)의 세기는 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 반응함에 따라 증가되거나 감소되는 것과 같이 변화가 있을 수 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 상기 측정전압(X)의 세기는 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 반응함에 따라 증가하는 것으로 설명하겠다.
상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)의 세기에 기초하여 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 정도를 산출할 수 있다.
일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 산화전류가 인가되기 전 구간에는(Q∼S, 0∼t1)에는 상기 측정전압부(300)에서 측정되는 상기 측정전압(X)은 변화가 없으며, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되기 시작한 시점 이후(S∼P, t1∼t2)로는 이온화된 상기 반응물(R)과 상기 염화이온이 반응함에 따라 상기 측정전압(X)의 세기가 증가되기 시작될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압부(300)로부터 측정되는 상기 측정전압(X)을 기초로 하여 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)이 반응하는지 여부를 산출할 수 있다.
또한, 일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 측정전압(X)의 세기가 증가하여 상기 기준전압(Z)의 세기와 동일한 시점(P, t2)에서 상기 전해질 용액(L) 상의 상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물(R)과 모두 반응한 것으로 볼 수 있으며, 그 결과, 상기 제어부(400)는 상기 기준전압부(200) 및 상기 측정전압부(300)로부터 상기 기준전압(Z) 및 상기 측정전압(X)에 관한 데이터를 기초로 하여 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 종점(P, t2)을 알 수 있다.
여기서, 도 3에는 상기 측정전압(X)의 세기가 상기 기준전압(Z)의 세기와 동일한 시점(P, t2)이 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 종점으로 보았으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 상기 전해질 용액(L)의 성분, 상기 기준전압(Z)의 세기, 상기 기준전압부(200)와 상기 측정전압부(300)와의 거리 등에 의해 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 종점은 달라질 수 있다.
예를 들어, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되기 전, 상기 기준전압(Z)의 세기(b)보다 상기 측정전압(X)의 세기가 15V(a) 작았으며, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되어 상기 기준전압(Z)의 세기(b)를 기준으로 상기 측정전압(X)의 세기가 10V(e)로 작게 변하는 시점(N, t5)을 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 종점으로도 볼 수 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 도 3과 같이, 상기 기준전압(Z)의 세기와 상기 측정전압(X)의 세기가 동일해진 시점(P, t2)을 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응 종점으로 간주하고 설명하겠다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 반응물(R)에 인가된 상기 산화전류의 양을 기초로 이온화 된 상기 반응물(R)과 반응된 상기 염화이온량을 산출할 수 있다.
즉, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가된 양 만큼 비례하여 상기 반응물(R)은 상기 전해질 용액(L) 상에 이온화될 수 있으며, 이온화 된 상기 반응물(R)이 상기 전해질 용액(L)상에 존재한다면, 상기 염화이온은 이온화된 상기 반응물(R)과 모두 반응할 때 까지 이온화된 상기 반응물(R)과 반응한다는 점에서, 일례로, 상기 제어부(400)가 상기 전해질 용액(L) 상의 모든 상기 염화이온량을 측정하고자 한다면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 산화전류를 인가한 시점(S, t1)부터 상기 염화이온의 반응 종점(P, t2)까지의 상기 산화전류가 인가된 양을 기초로 하여 상기 전해질 용액(L) 상의 모든 상기 염화이온량을 측정할 수 있다.
상기 산화전류의 양은 상기 산화전류의 세기와 소요된 시간을 곱하면 용이하게 구할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제어부(400)는 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100) 또는 상기 기준전압부(200) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100) 및 상기 기준전압부(200)의 가동여부 및 상기 산화전류, 상기 기준전압(Z)의 세기 등을 제어할 수 있다.
일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)의 세기를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 대상물에 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 산화전류의 인가 여부를 제어할 수 있다.
즉, 일례로, 상기 염화이온이 이온화된 반응물(R)과 모두 반응한 반응 종점(P, t2)에 이른 경우 상기 측정전압(X)의 세기는 상기 기준전압(Z)과 동일해 지며, 그 시점(P, t2)에서 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100) 및 상기 기준전압부(200)의 가동을 정지할 수 있다.
이러한 경우, 사용자는 상기 이온화전극부(100) 및 상기 기준전압부(200)의 가동을 별개로 정지할 필요 없이 자동적으로 제어부(400)가 정지하여 사용자의 편의성 및 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)의 세기를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 조절할 수 있다.
일례로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되면 그 시점(S, t1)부터 상기 측정전압(X)의 세기는 증가하며, 상기 측정전압(X)의 세기가 종점(E, t4)에 이르기 전 소정의 시점(K, t3)에서 상기 제어부(400)가 상기 산화전류의 세기를 감소시켜, 상기 염화이온과 반응하는 상기 반응물(R)의 이온화 속도를 감소시킬 수 있으며, 그 결과, 상기 측정전압(X)의 세기의 증가속도도 상기 산화전류의 세기를 감소시킨 시점(K, t3)부터 상기 염화이온의 반응 종점(E, t4)까지 낮아질 수 있다.
이로 인해, 상기 제어부(400)는 상기 염화이온의 반응 종점을 더욱 정확히 산출할 수 있으며, 그 결과, 상기 염화이온량을 더욱 정확히 측정할 수 있다.
비록, 상기 산화전류의 세기는 상기 측정전압(X)의 세기가 변화된 시점(S, t1)부터 종점(E, t4)까지 변화되었으나, 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가된 전류의 총량은 상기 산화전류의 세기가 변화되기 전 및 후 각각의 산화전류의 세기와 각각의 시간을 곱하면 용이하게 얻어질 수 있다.
따라서, 제어부(400)는 상기 산화전류의 세기가 변한다 하더라도 용이하게 상기 염화이온량을 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 측정전압(X)이 제1 전압 이상인지 여부를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여, 상기 측정전압(X)이 상기 제1 전압의 미만인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제1-1 전류의 세기로 조절하며, 상기 측정전압(X)이 상기 제1 전압의 이상인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 상기 제1-1 전류의 세기와 다른 제1-2 전류의 세기로 조절할 수 있다.
일례로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 기준전압(Z)이 20 V(b)이고 상기 제1 전압이 10V이며 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 측정전압(X)이 5 V(a)인 경우 상기 제1-1 전류의 세기는 30 A일 수 있으며, 이와 다른 예로, 상기 기준전압(Z)이 20 V(b)이고 상기 제1 전압이 10 V이며 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 측정전압(X)이 15 V(a)인 경우 상기 제1-2 전류의 세기는 상기 제1-1 전류의 세기인 30 A보다 작은 10 A일 수 있다.
즉, 상기 염화이온량 측정의 정확도를 높이기 위해, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 측정전압(X)의 세기가 소정의 기준보다 큰 경우, 상대적으로 상기 산화전류의 세기를 작게하여 상기 측정전압(X)의 세기가 상기 기준전압(Z)의 세기와 동일해지는 시간을 길어지게 할 수 있다.
이는, 도 4에 도시한 상기 측정전압(X)의 기울기가 작을수록 상기 염화이온의 반응 종점을 더욱 정확하게 알 수 있기 때문이다.
반대로, 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 측정전압(X)의 세기가 미리 정해진 기준보다 작은 경우, 상대적으로 상기 산화전류의 세기를 크게하여 상기 측정전압(X)의 세기가 상기 기준전압(Z)의 세기와 동일해지는 시간을 짧게 할 수 있다.
이 경우, 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 단축하게 하여, 신속하게 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정할 수 있게 된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가한 후의 상기 측정전압(X)이 제1 전압 이상인지 여부를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 측정전압(X)이 상기 제1 전압의 미만인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제1-1 전류의 세기로 조절하며, 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 의해 상기 측정전압(X)이 상기 제1 전압의 이상으로 변하는 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 상기 제1-1 전류의 세기와 다른 제1-2 전류의 세기로 조절할 수 있다.
일례로, 상기 제1 전압이 10 V이고, 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가한 시점에서의 상기 측정전압(X)이 5 V(a)인 경우 상기 제1-1 전류의 세기는 30 A일 수 있으며, 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 의해 상기 측정전압(X)이 10 V(c)에 도달한 경우 상기 제1-2 전류의 세기는 30 A보다 작은 10 A일 수 있다.
이를 통해, 상기 염화이온량 측정의 정확도를 높이는 동시에 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 단축하게 할 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 상기 제1-2 전류의 세기가 상기 제1-1 전류의 세기보다 작도록 제어함으로써, 도 4에 점선으로 도시된 상기 산화전류의 세기를 제어하지 않은 경우(Y)보다 상기 염화이온량 측정의 정확도를 높일 수 있으며, 그 측정 시간도 단축될 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 기준전압(Z)과 측정전압(X)의 차이를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 대상물에 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 산화전류의 인가 여부를 제어할 수 있다.
즉, 도 3에 볼 수 있듯이, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)이 동일해진 시점(P, t2)에 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)를 제어하여 상기 산화전류가 상기 반응물(R)에 인가되지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 기준전압부(200)의 가동도 정지할 수 있음은 물론이다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 조절할 수 있다.
보다 상세히 설명하자면 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전의 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 제2 전압 이상인지 여부를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상기 제2 전압의 이상인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제2-1 전류의 세기로 조절하며,
상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상기 제2 전압의 미만인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 상기 제2-1 전류의 세기와 다른 제2-2 전류의 세기로 조절할 수 있다.
여기서, 상기 제2-2 전류의 세기는 상기 제2-1 전류의 세기보다 작을 수 있다.
보다 상세히 설명하자면, 도 4에 있어서, 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전, 상기 제2 전압이 10 V이고 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이(b-a)가 15 V인 경우 상기 제2-1 전류의 세기는 30 A일 수 있으며, 반대로, 상기 제2 전압이 10 V이고 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이(b-a)가 5 V인 경우 상기 제2-2 전류의 세기는 30 A 보다 작은 10 A일 수 있다.
즉, 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가하기 전, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상대적으로 큰 경우 상기 제2-1 전류의 세기를 상기 반응물(R)에 인가하여 측정 속도를 높이고, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상대적으로 작은 경우 상기 제2-2 전류의 세기를 상기 반응물(R)에 인가하여 정확도를 높일 수 있다.
이는, 상기 제어부(400)가 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이를 기준으로 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)에서의 상기 산화전류의 세기를 크고 작게 조절할 수 있음을 뜻한다.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가한 후의 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 제2 전압 이상인지 여부를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상기 제2 전압의 이상인 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제2-1 전류의 세기로 조절하며, 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 의해 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 상기 제1 전압의 미만으로 변하는 경우 상기 이온화전극부(100)에 의한 상기 대상물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 상기 제2-1 전류의 세기와 다른 제2-2 전류의 세기로 조절할 수 있다.
여기서, 상기 제2-2 전류의 세기는 상기 제2-1 전류의 세기보다 작을 수 있다.
보다 상세히 설명하자면, 도 4에 볼 수 있듯이, 상기 이온화전극부(100)가 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가한 후, 상기 제2 전압이 3 V이고 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 3 V 이상인 경우(b-a) 상기 제2-1 전류의 세기는 30 A일 수 있으며, 반대로 상기 제2 전압이 3 V이고 상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물(R)의 반응에 의해 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 3 V보다 작은 경우(b-c) 상기 제2-2 전류의 세기는 30 A 보다 작은 10 A일 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이를 기준으로, 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 큰 경우 측정속도를 높이기 위해 상대적으로 상기 산화전류의 세기를 높게하여 상기 반응물(R)에 인가하며, 반대로 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이가 작은 경우 상기 염화이온량 측정의 정확도를 높이기 위해 상대적으로 낮은 상기 산화전류의 세기를 상기 반응물(R)에 인가할 수 있다.
결국, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 제1-2 전류의 세기가 상기 제1-1 전류의 세기보다 작도록 제어함으로써, 도 4에 점선으로 도시된 상기 산화전류의 세기를 제어하지 않은 경우(Y)보다 상기 염화이온량 측정의 정확도를 높일 수 있으며, 그 측정 시간도 단축될 수 있다.
이는, 상기 제어부(400)가 상기 기준전압(Z)과 상기 측정전압(X)의 차이를 기준으로 상기 반응물(R)에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 반응의 종점(E, t4)까지의 상기 산화전류의 세기를 크고 작게 조절할 수 있음을 뜻한다.
앞서 언급한, 제1 전압 및 제2 전압은 설명의 편의를 위해 임의로 정한 값이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)에 있어서 기준전압(Z) 및 측정전압(X)을 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부(400)는 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 염화이온량을 측정하는 시간은 상기 반응물에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 측정을 진행하고 있는 현재까지 흐른 시간을 의미할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(400)는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 제1 시간 이상인지 여부를 포함하는 상기 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(400)는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간 이상인 경우 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기가 크도록 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제1 시간은 사용자의 선택에 의해 선택될 수 있는 시간을 의미할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하자면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 시간(t1∼t6)이 상기 반응물에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 10분으로 선택되었다고 가정하고, 상기 제1 시간(t1∼t6)이 도달할 때까지 상기 측정전압(X)이 아직 상기 기준전압(Z)에 도달하지 않은 경우, 상기 제어부(400)는 상기 제1 시간(t1∼t6)이 도달한 시점(t6)부터 상기 이온화전극부(100)를 제어하여 상기 산화전류의 세기가 커지도록 제어할 수 있다.
그 결과, 상기 제1 시간(t1∼t6)이 도달한 시점(t6)부터 상기 측정전압(X)이 상기 기준전압(Z)에 도달한 시점(P)까지의 상기 측정전압(X)의 기울기는 그 전보다 클 수 있다.
즉, 상기 제어부(400)는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간(t1∼t6) 이상인 경우 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기가 크도록 제어할 수 있다.
따라서, 상기 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 완전히 측정하는 시간은 감소될 수 있다.
일례로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 제1 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간 이상인 경우, 제2 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간 보다 작도록 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제어할 수 있다.
여기서, 일례로, 상기 제1 측정대상물 및 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간은 각각의 측정전압(X)이 상기 반응물에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 상기 기준전압(Z)에 도달하는데 까지 걸린 시간을 의미할 수 있다.
즉, 상기 제1 측정대상물 및 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간은 상기 제1 측정대상물 및 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 모두 측정하는데 걸린 시간을 의미할 수 있다.
일례로, 경우에 따라, 상기 염화이온량을 보다 정확히 측정하도록 상기 측정대상물을 상기 제1 측정대상물 및 상기 제2 측정대상물을 포함하는 복수의 측정대상물로 나누어 각각의 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정할 수 있다.
즉, 상기 제1 측정대상물 및 상기 제2 측정대상물은 하나의 동일한 상기 측정대상물의 일부임을 의미할 수 있다.
이렇게 복수 개로 나누어 각각 측정된 상기 염화이온량의 평균값을 이용해 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 구할 수 있다.
여기서, 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 제1 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간(t1∼t6)보다 많은 20분(t1∼t8)인 경우, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 20분(t1∼t8) 및 상기 제1 시간(t1∼t6)인 10분보다 작도록 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제어할 수 있다.
그 결과, 일례로, 상기 제2 측정대상물에 대한 상기 측정전압(X2)의 기울기가 상기 제1 측정대상물에 대한 상기 측정전압(X1)의 기울기보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기가 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기보다 크도록 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
또한, 일례로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 제1 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 제2 시간 미만인 경우, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제2 시간 보다 크도록 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제2 시간은 사용자의 선택에 의해 선택될 수 있는 시간을 의미할 수 있다.
일례로, 상기 제2 시간(t1∼t7)은 상기 반응물에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 5분으로 선택되었다고 가정될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(400)는 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 제2 시간(t1∼t7)인 5분보다 작은 3분(t1∼t9)인 경우, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하는 시간이 3분(t1∼t9) 및 상기 제2 시간(t1∼t7)인 5분보다 크도록 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제어할 수 있다.
그 결과, 일례로, 상기 제2 측정대상물에 대한 상기 측정전압(X2)의 기울기가 상기 제1 측정대상물에 대한 상기 측정전압(X1)의 기울기보다 작게 형성될 수 있다.
즉, 일례로, 상기 제어부(400)는 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기가 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기보다 작도록 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 보다 정확히 측정할 수 있다.
또한, 일례로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는, 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간(t1∼t6) 미만이며 상기 제2 시간(t1∼t7) 이상인 경우, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간(t1∼t6) 미만이며 상기 제2 시간(t1∼t7) 이상이 되도록 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(400)는, 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 시간이 상기 제1 시간(t1∼t6)인 10분 미만이며 상기 제2 시간(t1∼t7)인 5분 이상인 7분(t1∼t10)인 경우, 상기 제2 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기가 상기 제1 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하기 위해 상기 반응물에 인가되는 상기 산화전류의 세기와 동일하도록 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
여기서, 일례로, 상기 제어부(400)가 상기 산화전류의 세기를 제어한다는 것은 상기 산화전류의 세기를 경우에 따라 변경하는 것을 의미할 뿐만 아니라 상기 산화전류의 세기를 동일하게 유지하는 것도 포함될 수 있다.
상기 제1 시간 및 상기 제2 시간은, 상기 반응물에 상기 산화전류를 인가를 시작하는 시점(S, t1)부터 카운트한 시간을 의미할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 일례로 상기 측정전압(X)을 측정하는 시점(0, Q)부터 카운트한 시간을 의미할 수도 있다.
즉, 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 개념은 사용자의 편의 등에 의해 다양하게 선택될 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)의 상기 미리 정해진 조건은 상기 측정전압(X)의 세기 또는 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 의미할 수 있다.
일례로, 상기 미리 정해진 조건은 상기 측정전압(X)의 세기와 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 모두 포함하여 복수의 조건이 될 수도 있다.
즉, 경우에 따라, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)의 세기에 기초하여 상기 염화물 측정기(10)의 구성요소들을 제어하는 동시에 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 기초로 하여 상기 염화물 측정기(10)의 구성요소들을 복합적으로 제어할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)에 있어서 기준전압(Z) 및 측정전압(X)을 나타내는 그래프이다.
도 7에서 도시한 상기 측정전압(X)은 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전의 상기 전해질 용액에 대한 상기 측정전압(X)을 시간에 따라 도시한 것을 의미할 수 있다.
상기 전해질 용액의 조성물에 따라, 상기 측정대상물이 투입되기 전의 상기 전해질 용액에 대한 상기 측정전압(X)은 상기 기준전압(Z)과 차이가 발생될 수 있다.
상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)과의 차이가 큰 경우, 상기 측정대상물에 대한 상기 염화이온량을 정확하게 측정할 수 없는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 해결하고자, 상기 제어부(400)는, 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전, 순수한 상기 전해질 용액에 대해, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)이 차이를 기초로 하여 상기 이온화전극부(100)를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(400)는 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전, 순수한 상기 전해질 용액에 대해, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이가 미리 정해진 차이 이상인 경우, 상기 이온화전극부(100)를 제어하여 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가할 수 있다.
이를 보다 자세히 설명하자면, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전, 순수한 상기 전해질 용액에서 측정되는 상기 측정전압(X)이 a이고 상기 기준전압(Z)이 b인 경우, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이(b-a)가 미리 정해진 차이(b-f) 이상인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 이온화전극부(100)를 제어하여 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가하여, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이(b-g)가 미리 정해진 차이(b-f)보다 작도록 할 수 있다.
이러한 과정은, 상기 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 정확히 측정하기 위해, 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전, 상기 전해질 용액의 특성에 맞춰, 상기 제어부(400)가 캘리브레이션(calibration)을 구현하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 나아가, 상기 제어부(400)는 상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전, 순수한 상기 전해질 용액에 대해, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이가 미리 정해진 차이 미만인 경우, 디스플레이부(700)를 제어하여 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(400)는 순수한 상기 전해질 용액에 대해, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이가 작거나 같은 경우, 사용자에게 측정대상물을 상기 전해질 용액에 투입해도 된다는 알람을 상기 디스플레이부(700)를 통해 제공할 수 있다.
이를 보다 자세히 설명하자면, 도 7에 볼 수 있듯이, 순수한 상기 전해질 용액에서 측정되는 상기 측정전압(X)이 g이고 상기 기준전압(Z)이 b인 경우, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이(b-g)가 미리 정해진 차이(b-f) 미만인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 디스플레이부(700)를 제어하여 사용자에게 캘리브레이션(calibration)이 종료되었음을 또는 캘리브레이션(calibration)이 필요 없음을 알릴 수 있다.
따라서, 사용자는 상기 디스플레이부(700)의 알람을 통해 순수한 상기 전해질 용액에 대한 캘리브레이션(calibration)이 종료되었음을 또는 캘리브레이션(calibration)이 필요 없음을 알고 상기 전해질 용액에 상기 측정대상물을 투입할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 염화물 측정기는 상기 전해질 용액을 교반하는 믹서부(M)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 믹서부(M)는 상기 전해질 용액 상에 배치되어, 상기 전해질 용액을 교반하는 구성을 의미할 수 있다.
일례로, 상기 믹서부(M)는 동력에 의해 상기 전해질 용액 상에서 회전 또는 위치 이동되는 구성일 수 있다.
여기서, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)이 차이를 기초로 하여 상기 믹서부(M)를 제어할 수 있다.
이를 보다 자세히 설명하자면, 일례로, 상기 전해질 용액에 상기 측정대상물을 투입하기 전 상기 측정전압(X)은 a이고 상기 전해질 용액에 상기 측정대상물을 투입한 후 상기 측정전압(X)이 i라고 가정하고, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이(b-a)가 미리 정해진 차이(b-h) 미만인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 믹서부(M)가 상기 전해질 용액을 교반하지 않도록 상기 믹서부(M)를 제어할 수 있다.
한편, 상기 측정전압(X)과 상기 기준전압(Z)의 차이(i-a)가 미리 정해진 차이(b-h) 이상인 경우, 상기 제어부(400)는 상기 믹서부(M)가 상기 전해질 용액을 교반하도록 상기 믹서부(M)를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 제어부(400)는 상기 믹서부(M)가 상기 전해질 용액을 교반할 필요가 있을 때에 상기 믹서부(M)의 가동을 구현한다는 점에서, 전력손실을 방지할 수 있다.
한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(400)는 상기 측정전압(X)의 변화를 기초로 하여 상기 믹서부(M)를 제어할 수도 있다.
이를 보다 자세히 설명하자면, 일례로, 시간에 따라 변화되어 측정되는 상기 측정전압(X)의 차이(k-a)가 미리 정해진 값보다 작은 경우 상기 제어부(400)는 상기 믹서부(M)가 상기 전해질 용액을 교반하지 않도록 상기 믹서부(M)를 제어할 수 있다.
한편, 시간에 따라 변화되어 측정되는 상기 측정전압(X)의 차이(k-n)가 미리 정해진 값 이상인 경우 상기 제어부(400)는 상기 믹서부(M)가 상기 전해질 용액을 교반하도록 상기 믹서부(M)를 제어할 수 있다.
또한, 일례로, 상기 제어부(400)는, 상기 측정전압(X)의 변화량이 미리 정해진 값 이하로 미리 정해진 시간 지속되는 경우, 상기 믹서부(M)를 제어하여 상기 전해질 용액의 교반을 정지할 수도 있다.
도 9를 참조로 하여, 이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 측정전압(X)의 변화량(k-a)이 미리 정해진 값 미만인 상태에서도 상기 제어부(400)가 상기 믹서부(M)를 교반 작동하도록 제어함을 가정하고, 상기 측정전압(X)의 변화량(k-a)이 미리 정해진 값 미만인 상태를 유지하는 시간(0∼t17)이 미리 정해진 시간 이상인 경우, 상기 제어부(400)는 교반 작동을 하고 있는 상기 믹서부(M)를 정지하도록 제어할 수 있다.
이는, 상기 측정전압(X)의 변화량이 미비한 경우, 작업자가 측정 작업을 수행하지 않는다고 가정할 수 있으며, 상기 제어부(400)는 전력손실을 방지하기 위해, 상기 믹서부(M)의 교반 동작을 정지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)는 젤라틴(Gelatin), 펙틴(Pectin), 알긴산(Alginic acid), 한천(Agar), 덱스트란(Dextran) 및 셀룰로스(Cellulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 용액, 아세트산(Acetic acid) 및 질산(HNO3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 용액, 벤조산(Benzoic acid), 살리실산(Salicylic acid) 및 소르빈산(Sorbic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제3 용액 및 질산나트륨(NaNO3), 질산리튬(LiNO3), 질산칼륨(KNO3), 염화이온산리튬(LiClO3), 염화이온산나트륨(NaClO3), 염화이온산칼륨(KClO3), 과염화이온산리튬(LiClO4), 과염화이온산나트륨(NaClO4) 및 과염화이온산칼륨(KClO4) 중 적어도 어느 하나를 함유하는 제4 용액을 포함하는 상기 전해질 용액(L)을 포함할 수 있다.
상기 전해질 용액(L)은 상기 염화이온과 상기 반응물(R)이 용이하고 정확하게 반응하도록 하는 동시에, 상기 측정전압(X) 및 상기 기준전압(Z)의 세기에 영향을 미칠 수 있다.
상기 젤라틴(Gelatin), 상기 펙틴(Pectin), 상기 알긴산(Alginic acid) 한천(Agar), 상기 덱스트란(Dextran) 및 상기 셀룰로스(Cellulose)은 각각 상기 염화이온과 상기 반응물(R)이 결정된 결정체를 유지하는 기능을 할 수 있다.
즉, 상기 염화이온과 상기 반응물(R)의 반응에 대한 역반응을 방지할 수 있다.
상기 제1 용액이 상기 전해질 용액(L)에 함유되지 않는 경우, 역반응이 일어날 수 있어, 이미 이온화된 상기 반응물(R)과 반응이 이루어진 상기 염화이온이 상기 전해질 용액(L) 상에 존재할 수 있다.
상기 제2 용액은 상기 반응물(R)이 상기 이온화전극부(100)로부터 인가되는 상기 산화전류를 통해 이온화가 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 할 수 있다.
즉, 상기 제2 용액이 상기 전해질 용액(L)에 함유되지 않는 경우, 상기 반응물(R)에 대해 상기 산화전류를 인가하여도, 상기 반응물(R)은 상기 전해질 용액(L) 상에서 이온화되지 않을 수 있다.
상기 제3 용액은 상기 젤라틴(Gelatin), 상기 펙틴(Pectin), 상기 알긴산(Alginic acid) 한천(Agar), 상기 덱스트란(Dextran) 및 상기 셀룰로스(Cellulose)의 용해도를 증가시키는 동시에 변질을 방지할 수 있다.
즉, 상기 벤조산(Benzoic acid)은 상기 제1 용액의 방부제로서의 기능을 할 수 있다.
상기 제4 용액은 산화제로서의 기능을 할 수 있으며, 상기 반응물(R)의 산화반응 촉매로서 기능을 할 수 있다.
또한, 상기 제4 용액은 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정한 다음, 차 회의 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정 가능하도록 하는 재현성이 우수하다.
또한, 상기 전해질 용액(L)은 메틸알코올(Methyl alcohol), 에틸알코올(Ethyl alcohol), 프로필알코올(Propyl alcohol), 부틸알코올(Butyl alcohol) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알코올(Alcohol) 및 아세톤(Acetone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제5 용액을 더 포함할 수 있다.
상기 제5 용액은 상기 염화이온과 상기 반응물(R)의 반응에 대한 역반응을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 염화이온과 상기 반응물(R)이 반응한 결정체가 상기 전해질 용액(L)을 담는 용기, 전해질 용액(L) 상의 상기 이온화전극부(100), 상기 기준전압부(200) 및 상기 측정전압부(300)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 제5 용액이 상기 전해질 용액(L)에 더 첨가됨으로써 상기 염화이온과 상기 반응물(R)이 반응한 결정체가 상기 이온화전극부(100), 상기 기준전압부(200) 및 상기 측정전압부(300)에 흡착되는 것을 방지하여, 더욱 정확한 상기 염화이온량 측정을 가능하게 할 수 있다.
상기 전해질 용액(L)은 상기 제1 용액 내지 상기 제5 용액을 함유할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 각각의 요소와 동일한 기능 및 효과로 구현될 수 있는 것이라면 당업자의 입장에서 다양하게 변경 및 조합할 수 있음은 자명하다.
여기서, 상기 전해질 용액(L)은 상기 제1용액을 중량 비 0.1 내지 2%로 함유할 수 있다.
즉, 상기 전해질 용액(L)의 전체 중량을 기준으로, 상기 제1용액을 0.1 내지 2% 중량 비로 함유할 수 있다.
상기 제1용액이 중량 비 0.1 % 미만인 경우 상기 결정체가 유지되지 않아 상기 염화이온량의 측정이 불가능하며, 2 %를 초과하는 경우 상기 염화이온량의 측정값의 정확도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 전해질 용액(L)은 상기 제2 용액을 중량 비 0.1 % 내지 10 %로 함유할 수 있다.
상기 제2 용액이 전체 중량 비 0.1 % 미만인 경우 상기 반응물(R)의 이온화 과정이 일어나지 않으며, 10 %를 초과하는 경우 상기 염화이온량 측정시간이 길어지는 문제점이 존재한다.
또한, 상기 전해질 용액(L)은 상기 제3 용액을 중량 비 0.2 %로 함유할 수 있다.
상기 제3 용액이 전체 중량 비 0.2 %로 함유될 경우 방부제로서의 기능이 극대화 될 수 있다.
또한, 상기 전해질 용액(L)은 상기 제5 용액을 중량 비 0.01 % 내지 3 %로 함유할 수 있다.
상기 제5 용액이 전체 중량 비 3 %를 초과할 경우 상기 염화이온량의 측정이 불가능한 문제가 있다.
또한, 본 발명의 염화물 측정기를 통해 콘크리트 및 콘크리트 재료로부터 염화이온을 측정하도록 콘크리트 및 콘크리트 재료로부터 용이하게 산가용성 및 수용성 염화물을 추출할 수 있는 추출액이 사용될 수 있다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 경화 콘크리트로부터 산가용성 염화물을 추출하기 위한 산가용성 추출액에 대해서 설명하겠다.
산가용성 추출액의 경우 경화 콘크리트에서 산가용성 염화물의 추출에 사용 가능하며, 염화이온 측정 시 은이온과의 침전반응을 일으키지 않아 방해작용이 없는 질산(NItric acid, HNO3), 아세트산(Acetic acid, CH3COOH)에 대해 염화이온 추출 조건에 대해 아래의 표 1과 같이 조사하였다.
질산의 경우 방해작용이 없어 적절한 염화물 추출액의 산으로 사용할 수 있으나, 강산이기 때문에 콘크리트 시료의 추출 후 pH가 너무 낮아 센서의 내구성 및 사용자의 취급에 어려움이 있어 은이온과 침전반응을 일으키지 않으면서 추출 후 적절한 pH는 갖으며, 약산으로 센서 내구성 및 사용자 취급이 용이한 아세트산을 적절하게 첨가하였다.
또한, 콘크리트 및 콘크리트 재료에 함유되어 있는 황화물이 산가용성 추출액에 의해 분해되어 황화이온으로 존재할 경우 은이온과의 침전반응으로 방해작용을 일으킬 수 있기 때문에 발생된 황화이온(Sulfide, S2-)을 황화수소(Hydrogen sulfide, H2S) 기체 형태로 전환하여 제거하고자 과산화수소수(Hydroge peroxide, H2O2)의 함량에 따른 특성 변화를 조사하였다.
표 1은 질산, 아세트산 및 과산화수소수의 함량 변화에 따른 시료의 추출 전후의 pH 변화를 나타낸 결과로 아세트산 5.0 wt%, 질산 3.0 wt% 및 과산화수소수 0.1 wt%로 구성된 조성 17이 경화 콘크리트의 산가용성 추출액으로 가장 적합한 조건으로 나타났다.
구분 산가용성 추출액 조성(wt%) 산가용성 추출액 pH
CH3COOH HNO3 H2O2 시료 추출 전 pH 시료 추출 후 pH
조성1 - 1 - 1.11 11.79
조성2 - 2 - 0.81 8.81
조성3 - 3 - 0.62 3.87
조성4 - 4 - 0.58 2.94
조성5 - 5 - 0.54 0.99
조성6 - 6 - 0.37 0.59
조성7 1 - - 2.90 11.49
조성8 2 - - 2.81 9.85
조성9 3 - - 2.73 7.61
조성10 4 - - 2.65 5.59
조성11 5 - - 2.57 4.69
조성12 6 - - 2.45 4.39
조성13 1 5 0.1 0.59 3.82
조성14 2 4 0.1 2.32 4.15
조성15 3 3 0.1 2.38 4.21
조성16 4 3 0.1 2.32 4.14
조성17 5 3 0.1 2.18 4.09
조성18 6 3 0.1 2.03 4.02
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용성 염화물을 추출하기 위한 수용성 추출액에 대해서 설명하겠다.
상기 측정대상물이 콘크리트인 경우, 콘크리트에 포함되는 혼화제의 종류에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나 대체적으로 pH 12 이상의 높은 염기성을 나타내기 때문에, 보다 정확한 염화이온량을 측정하기 위해 전해질 용액을 pH를 중성으로 유지할 필요가 있다.
따라서, 상기 수용성 추출액은 pH를 중성으로 유지하면서 경화 콘크리트 내 수용성 염화물을 추출하기 위한 환경을 제공할 수 있다.
일례로, 상기 수용성 추출액은 ACES 완충용액(ACES: N-(2-acetamido)-2-aminoethanesulfonic acid), BES 완충용액(BES: N,N-bis(2-Hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid), MOPS 완충용액 (MOPS: 3-(N-morpholino)propanesulfonic acid) 또는 PIPES 완충용액(PIPES: 1,4-Piperazinediethanesulfonic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
아래에서는, 상기 수용성 추출액의 효과를 보여주는 실험 예를 설명하겠다.
수용성 추출액의 농도를 0.1 M로 고정하고, 추출액 36g에 경화 콘크리트 4 g을 첨가하여 20분간 추출을 시행하였다.
추출액에는 각각 0.1M의 ACES 완충용액, BES 완충용액, MOPS 완충용액 및 PIPES 완충용액을 투여하였다.
아래의 표 2에서 볼 수 있듯이, 모든 수용성 추출액의 추출 후 pH가 중성(약 pH 7 전후)의 유효 완충구간을 벗어나 염기성으로 전환되는 것을 확인할 수 있다.
추출액 useful pH range 추출 전 pH 추출 후 pH
0.1M ACES 6.1 ∼ 7.5 3.9 9.6
0.1M BES 6.4 ∼ 7.8 3.7 8.6
0.1M MOPS 6.5 ∼ 7.9 4.1 8.8
0.1M PIPES 6.1 ∼ 7.5 2.7 8.6
표 3에 따른 실험 결과를 바탕으로 추출 후 pH 를 중성으로 구현하기 위해 추출액 농도를 0.3M로 증가시켜 실험을 실시하였다.
아래의 표 3에서 볼 수 있듯이 0.3M로 증가시킨 ACES 완충용액, BES 완충용액 및 MOPS 완충용액의 추출액은 추출 후 pH가 유효 완충구간을 유지하는 반면, PIPES 완충용액의 경우 산성으로 나타났다.
추출 후의 추출액에 대한 염화이온량을 측정한 결과, ACES 완충용액, BES 완충용액에서 측정된 염화이온은 0.056%, 0.054%로 거의 동일하였으며, MOPS 완충용액은 0.037%로 다소 낮게, PIPES 완충용액은 0.159%로 매우 높았다.
추출액 useful pH range 추출 전 pH 추출 후 pH 염화이온(%)
0.3M ACES 6.1 ∼ 7.5 3.9 7.0 0.056
0.3M BES 6.4 ∼ 7.8 3.2 7.3 0.054
0.3M MOPS 6.5 ∼ 7.9 3.8 7.1 0.038
0.3M PIPES 6.1 ∼ 7.5 2.7 4.7 0.159
이러한 결과를 바탕으로 수용성 완충용액의 초기 pH가 너무 낮아 염화이온 추출 결과에 영향을 주는 지 파악하기 위하여 수용성 추출액으로 사용된 완충용액의 pH를 유효 완충 구간인 pH 6.1 ~ 6.5로 고정한 후 추출 실험을 진행하였다.
수용성 추출액의 농도는 0.3 M로 고정하였고, 추출액 36 g에 경화 콘크리트 4 g을 첨가하였고, Touch mixer를 이용하여 20분 간 추출하였다.
pH를 유효 완충 구간인 pH 6.1 ~ 6.5로 고정한 수용성 추출액에서는 표 4에 나타낸 바와 같이 추출 후 pH가 모두 유효 완충 구간을 유지하였으나, 염화이온 추출 결과 ACES, BES 추출액의 경우 0.052, 0.051로 유사한 반면 MOPS 추출액의 경우 0.040 %로 여전히 다소 낮게 측정되었고, PIPES의 경우 0.102 %로 2배 이상 높게 나타났다.
추출액 useful pH range 추출 전 pH 추출 후 pH 염화이온(%)
0.3M ACES 6.1 ∼ 7.5 6.1 7.4 0.052
0.3M BES 6.4 ∼ 7.8 6.4 7.5 0.051
0.3M MOPS 6.5 ∼ 7.9 6.5 7.5 0.040
0.3M PIPES 6.1 ∼ 7.5 6.1 7.3 0.102
따라서, 신뢰성 있는 완충용액은 ACES 완충용액, BES 완충용액, MOPS 완충용액 및 PIPES 완충용액 중 ACES 완충용액 및 BES 완충용액임을 확인할 수 있었다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)는 상기 이온화전극부(100), 상기 기준전압부(200), 상기 측정전압부(300) 및 상기 제어부(400) 중 적어도 어느 하나의 상태를 표시하는 상기 디스플레이부(700), 사용자가 상기 미리 정해진 조건, 미리 정해진 차이, 상기 제1 시간, 상기 제2 시간 및 기준전압(Z) 등을 입력할 수 있는 입력부(500), 상기 측정전압(X) 및 상기 염화이온량을 측정하는 시간을 포함한 모든 데이터를 저장할 수 있는 메모리부(600), 상기 염화이온량을 포함하는 모든 데이터를 선택적으로 출력할 수 있는 출력부(800) 및 상기 염화이온량을 포함하는 모든 데이터를 선택적으로 전자장치에 송/수신할 수 있는 통신부(900)를 더 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 염화물 측정기(10)는 건설현장에서 사용이 편의하도록 소형화가 가능하고, 상기 측정대상물 내 미량 포함된 SCN-, SO42-, Br-, I- 이온의 방해작용을 최소화하여 상기 염화이온량의 정확한 측정이 가능한 동시에, 측정시간을 줄여 신속히 염화이온량을 측정할 수 있으며, 조작의 편의성을 증대시켜 기술자가 아닌 일반 사용자도 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있으며, 또한 상기 전해질 용액(L)의 경우 상기 염화이온량을 정확하게 측정할 수 있도록 하며, 재현성도 우수하여 상기 전해질 용액(L)의 소비를 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 이온화전극부
200: 기준전압부
300: 측정전압부
400: 제어부
L: 전해질 용액

Claims (10)

  1. 측정대상물이 함유하는 염화이온량을 측정하도록 상기 측정대상물을 전해질 용액에 투입하고,
    염화이온과 반응하는 반응물에 산화전류를 인가하여 상기 반응물을 상기 전해질 용액 상에 이온화시킨 다음,
    상기 염화이온이 이온화 된 상기 반응물과 반응하는데 인가한 상기 산화전류의 양을 측정하여 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 측정하는 염화물 측정기에 있어서,
    상기 전해질 용액 상에서 상기 염화이온과 반응하는 상기 반응물을 이온화하도록 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가하는 이온화전극부;
    상기 전해질 용액 상에 일정한 기준전압을 제공하는 기준전압부;
    상기 염화이온과 이온화 된 상기 반응물의 반응에 따라 상기 전해질 용액 상에서 변화되는 전압인 측정전압을 측정하는 측정전압부; 및
    상기 반응물에 인가된 상기 산화전류의 양을 기초로 상기 측정대상물이 함유하는 상기 염화이온량을 산출하는 제어부;를 포함하는,
    염화물 측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전,
    상기 전해질 용액에 대해,
    상기 측정전압과 상기 기준전압이 차이를 기초로 하여 상기 이온화전극부를 제어하는,
    염화물 측정기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전,
    상기 전해질 용액에 대해,
    상기 측정전압과 상기 기준전압의 차이가 미리 정해진 차이 이상인 경우,
    상기 이온화전극부를 제어하여 상기 산화전류를 상기 반응물에 인가하는,
    염화물 측정기.

  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정대상물이 상기 전해질 용액에 투입되기 전,
    상기 전해질 용액에 대해,
    상기 측정전압과 상기 기준전압의 차이가 미리 정해진 차이 미만인 경우,
    디스플레이부를 제어하여 사용자에게 알람을 제공하는,
    염화물 측정기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전해질 용액 상에 배치되어 상기 전해질 용액을 교반하는 믹서부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 측정전압과 상기 기준전압이 차이를 기초로 하여 상기 믹서부를 제어하는,
    염화물 측정기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정전압과 상기 기준전압의 차이가 미리 정해진 차이 이상인 경우,
    상기 믹서부를 제어하여 상기 전해질 용액을 교반하는,
    염화물 측정기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해질 용액 상에 배치되어 상기 전해질 용액을 교반하는 믹서부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 측정전압의 변화를 기초로 하여 상기 믹서부를 제어하는,
    염화물 측정기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정전압의 변화량이 미리 정해진 값 미만을 유지하며 미리 정해진 시간 지속되는 경우,
    상기 믹서부를 제어하여 상기 전해질 용액의 교반을 정지하는,
    염화물 측정기.
  9. 제1항에 있어서,
    경화 콘크리트로부터 산가용성 염화물을 추출하기 위한 산가용성 추출액;을 더 포함하며,
    상기 산가용성 추출액은,
    아세트산 5.0 wt%, 질산 3.0 wt% 및 과산화수소수 0.1 wt%를 포함하는,
    염화물 측정기.
  10. 제1항에 있어서,
    경화 콘크리트로부터 수용성 염화물을 추출하기 위한 수용성 추출액;을 더 포함하며,
    상기 수용성 추출액은,
    0.3M의 ACES 완충용액(ACES: N-(2-acetamido)-2-aminoethanesulfonic acid) 또는 BES 완충용액(BES: N,N-bis(2-Hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid)을 포함하는,
    염화물 측정기.
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