KR20190054745A - 악취 측정용 가스 센서 어레이 - Google Patents

악취 측정용 가스 센서 어레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악취 측정용 가스 센서 어레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이는 기판상에 설정 간격을 두고 배치되어 자체에 유입되는 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하고서 가스를 자체 외부로 유출하는 복수의 센서모듈과; 상기 복수의 센서모듈에 유입되는 가스를 전달하는 가스유입관과; 상기 복수의 센서모듈로부터 유출되는 가스를 전달하는 가스유출관을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이는 복수의 가스 센서를 이용하여 가스에 포함된 복수의 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 가스 센서에 대하여 개별로 에어챔버를 구비함과 아울러 상호 분리된 가스유입관 및 가스유출관을 구비하여서 가스 센서와 가스를 충분히 접촉시켜 각 가스 센서의 반응을 향상시킴과 아울러 각 가스 센서에 대한 오염 발생의 영향을 감소시킴으로써 악취발생물질의 농도 측정을 효율성 있게 수행하게 된다.

Description

악취 측정용 가스 센서 어레이{Gas Sensor Array for Odor Measurement}
본 발명은 악취 측정용 가스 센서 어레이에 관한 것으로, 특히 복수의 가스 센서를 이용하여 가스에 포함된 복수의 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 가스 센서의 반응을 향상시킴과 아울러 각 가스 센서에 대한 오염 발생의 영향을 감소시킴으로써 악취발생물질의 농도 측정을 효율성 있게 수행하도록 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이에 관한 것이다.
일반적으로 화학 약품이 사용되는 공정에서, 공정의 부산물로 다양한 화학물질을 포함하는 가스가 발생된다.
이렇듯, 화학물질이 함유된 가스에는 인체 유해성이 높은 화학물질과 비교적 인체유해성이 낮은 화학물질이 혼합되어 발생되기 때문에, 공정에서 발생한 배출가스에 대한 규제 내에서 배출 허용기준을 초과하지 않도록 후단의 정화공정이 추가적으로 이루어지게 된다.
하지만, 배출가스 내에는 인체의 유해성과는 별개로 악취를 발생시키는 물질이 포함될 수 있고, 악취발생물질이 포함된 배출가스가 대기 중에 확산될 시에, 대기 중에 확산된 악취발생물질의 농도에 따라 가스가 배출된 지역의 인접지역에도 악취가 발생될 수 있어, 배출가스 내의 악취발생물질의 농도를 확인하는 기술이 절실히 요구되어 왔다.
이러한 기술의 일환으로, 대한민국 등록특허공보 제10-1131958호(출원일 : 2009. 10. 22, 등록일 : 2012. 03. 29, 이하, ‘종래기술’이라 함.)에서는 다수의 측정 가스 샘플에 측정된 흡착량과 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 측정 가스의 농도를 측정하는 기술이 제시된 바 있다.
하지만, 종래기술은 펌프를 통해 특정 영역의 가스를 흡입하여, 흡입된 가스로부터 악취발생물질의 농도를 측정하기 때문에, 종래기술은 측정위치에 따라 상이한 농도가 측정될 수 있고, 측정된 가스 내 악취발생물질의 농도는 대기 중에 확산되어 사람의 후각으로 인지되는 악취정도와는 차이가 있을 수 있으며, 악취 발생근원지 추적 및 악취 예상확산경로를 예측이 어려운 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 가스 내에 포함된 악취발생물질들을 복수의 가스 센서를 구비한 가스 센서 어레이에 의해 측정하되 복수의 가스 센서에 의해 악취발생물질별 농도를 측정하여, 복수의 악취발생물질에 의해 발생되는 악취 정보를 제공하는 기술이 연구되고 있다.
종래에 이와 같이 가스 센서 어레이에 의해 가스 내에 포함된 복수의 악취발생물질별 농도를 측정하는 경우에 도 1에 도시된 바와 같은 가스 센서 어레이(100)를 사용하였다. 종래의 가스 센서 어레이(100)는 복수의 가스 센서(110a~110d)를 일정 간격으로 배열하여 고정 설치하기 위한 센서고정부(120)와, 가스 센서(110a~110d)의 하단부에 가스를 통과시키되 해당 가스 센서(110a~110d)와 접촉하도록 가스를 통과시키기 위한 에어챔버(130)를 구비하여 이루어진다. 에어챔버(130)의 일단에서 가스를 흡입하여 에어챔버(130)를 통해 가스가 통과하는 경우에 가스 센서(110a~110d)는 해당 가스와 접촉하여 반응해서 가스에 포함된 개별 악취발생물질의 농도를 검출한다.
이와 같은 가스 센서 어레이(100)는 복수의 가스센서(110a~110d)를 하나의 어레이에 배열 설치하는 형태로 비교적 제작이 쉽고 장치에 부착하기가 용이하다는 장점이 있으나, 에어챔버(130)의 구조가 직선형이기 때문에 에어챔버(130) 내로 통과하는 가스의 유속이 빠르면 가스 센서(110a~110d)와 가스의 접촉이 충분하지 않아서 가스 센서(110a~110d)의 가스와의 반응이 만족스럽게 이루어지기 어려워서 가스 센서(110a~110d)가 악취발생물질의 농도를 정확히 측정할 수 없고, 하나의 에어챔버(130)에 모든 가스 센서(110a~110d)가 노출되어 있음에 기인하여 에어챔버(130) 내에서 오염이 발생하면 모든 가스 센서(110a~110d)에 동시에 영향을 미치게 되어 가스 내에 포함된 악취발생물질들을 효율적으로 측정하지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 가스 센서를 이용하여 가스에 포함된 복수의 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 가스 센서에 대하여 개별로 에어챔버를 구비함과 아울러 상호 분리된 가스유입관 및 가스유출관을 구비하여서 가스 센서와 가스를 충분히 접촉시켜 각 가스 센서의 반응을 향상시킴과 아울러 각 가스 센서에 대한 오염 발생의 영향을 감소시킴으로써 악취발생물질의 농도 측정을 효율성 있게 수행하도록 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이를 제공함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판상에 설정 간격을 두고 배치되어 자체에 유입되는 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하고서 가스를 자체 외부로 유출하는 복수의 센서모듈과; 상기 복수의 센서모듈에 유입되는 가스를 전달하는 가스유입관과; 상기 복수의 센서모듈로부터 유출되는 가스를 전달하는 가스유출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 각 센서모듈은, 상기 가스유입관으로부터의 가스를 유입받는 가스유입구와; 상기 가스유입구로부터 유입된 가스를 수용하는 에어챔버와; 상기 에어챔버에 수용된 가스 내의 악취발생물질을 측정하는 가스 센서와; 상기 에어챔버를 통과한 가스를 상기 가스유출관에 유출하는 가스유출구를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 가스챔버와 가스 센서는 가스유입구 및 가스유출구의 하방에 배치되어 있되, 상기 가스챔버는 가스유입구 및 가스유출구의 하방에 가스유입구 및 가스유출구와 통하도록 배치되고, 상기 가스 센서는 가스챔버 내에 수용되도록 배치된다.
본 발명에 의하면, 상기 에어챔버는 가스 센서의 주변에 일정 공간을 이루도록 형성된다.
본 발명에 의하면, 복수의 가스 센서를 이용하여 가스에 포함된 복수의 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 가스 센서에 대하여 개별로 에어챔버를 구비함과 아울러 상호 분리된 가스유입관 및 가스유출관을 구비하여서 가스 센서와 가스를 충분히 접촉시켜 각 가스 센서의 반응을 향상시킴과 아울러 각 가스 센서에 대한 오염 발생의 영향을 감소시킴으로써 악취발생물질의 농도 측정을 효율성 있게 수행하게 된다.
도 1은 종래의 악취 측정용 가스 센서 어레이를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이를 예시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 각 센서모듈의 구성을 예시한 부분 확대 단면도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명하되, 이미 주어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이는 도 2에 예시된 바와 같이 이루어진다. 본 발명의 악취 측정용 가스 센서 어레이(200)는 기판(210) 상에 복수의 센서모듈(220a~220d)을 설정 간격으로 배치하여 설치하고, 각 센서모듈(220a~220d)에 가스를 유입시키기 위한 가스유입관(250)과, 각 센서모듈(220a~220d)로부터 가스를 유출시키기 위한 가스유출관(260)을 구비하여 이루어진다.
각 센서모듈(220a~220d)의 내부에는 가스 내에 포함된 악취발생물질의 농도를 개별로 측정하기 위한 가스 센서(223)를 구비하고, 가스 센서(223)는 센서설치부(222)에 고정 설치되며, 가스 센서(223)의 주변에는 유입 및 유출되는 가스가 통과되는 에어챔버(225)를 구비한다.
각 센서모듈(220a~220d)의 가스유입구는 가스유입관(250)에 연결됨과 아울러 각 센서모듈(220a~220d)의 가스유출구는 가스유출관(260)에 연결된다. 이에, 가스유입관(250)을 통해 유입된 가스는 각 센서모듈(220a~220d)에 분배되어 유입되고, 각 센서모듈(220a~220d)의 에어챔버(225)를 통과하여 각 센서모듈(220a~220d)로부터 유출되는 가스는 가스유출관(260)을 통해 외부로 유출된다. 이와 같이 악취 측정용 가스 어레이(200)는 가스유입관(250)과 가스유출관(260)이 분리되어 있으며, 가스유입관(250)을 통해 센서모듈(220a~220d)에 가스가 유입되는 경우, 해당 가스는 센서모듈(220a~220d) 내부의 에어챔버(225)를 통과하고, 센서모듈(220a~220d)의 에어챔버(225)를 통과한 가스는 가스유출관(260)을 통해 외부로 유출된다
각 센서모듈(220a~220d)은 도 3에 예시된 바와 같이 이루어진다. 센서모듈(220)의 상단부에는 가스유입관(250)으로부터의 가스를 에어챔버(225)에 유입시키기 위한 가스유입구(227)를 구비함과 아울러 에어챔버(225)로부터 유출되는 가스를 가스유출관(260)에 유출시키기 위한 가스유출구(228)를 구비한다. 그리고, 센서모듈(220a~220d)의 하단부에는 가스센서(223)를 설치하기 위한 센서설치부(222)를 구비하는데 가스센서(223)는 센서설치부(222)에 고정 설치된다.
그리고, 센서모듈(220a~220d)에서, 가스챔버(225)와 가스 센서(223)는 가스유입구(227) 및 가스유출구(228)의 하방에 배치되어 있되, 가스챔버(225)는 가스유입구(227) 및 가스유출구(228)의 하방에 가스유입구(227) 및 가스유출구(228)와 통하도록 배치되고, 가스 센서(223)는 가스챔버(225) 내에 수용되도록 배치된다.
또한, 가스센서(222)의 주변에는 가스가 흐르는 에어챔버(225)를 구비하고, 에어챔버(225)는 가스센서(223)의 주변에 일정 공간을 이루게 형성되어 있으므로 가스센서(223)는 가스와 충분히 접촉하여 반응하게 된다.
가스유입관(250)을 통해 인가되는 가스가 센서모듈(220a~220d)에 유입되는 경우 해당 가스는 센서모듈(220a~220d)에 구비된 가스유입구(227)를 통해 가스챔버(225)에 유입되고, 가스챔버(225)의 가스는 가스센서(223)와 접촉하되 가스센서(223)의 상단면 및 측면에 충분히 접촉되므로 가스센서(223)가 충분히 반응하여 가스 내 악취발생물질의 농도를 정밀하게 측정할 수 있다.
센서모듈(220a~220d)이 가스 내에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 센서모듈(220a~220d)에 구비된 가스 센서(223)는 각기 다른 악취발생물질을 측정하는데, 예를 들어 센서모듈(220a)의 가스센서(223)는 황화수소의 농도를 측정하고, 센서모듈(220b)의 가스센서(223)는 암모니아의 농도를 측정하고, 센서모듈(220c)의 가스센서(223)는 이소부틸렌을 포함하는 휘발성 유기화합물질의 농도를 측정하는 등과 같이 각 센서모듈(220a~220d)의 가스센서는 각기 다른 악취발생물질을 측정한다.
또한, 센서모듈(220a~220d)에 연결되어 있는 가스유입관(250)과 가스유출관(260)이 상호 분리되어 설치됨과 아울러 각 센서모듈(220a~220d)은 독립적으로 에어챔버(225)를 구비하고 있으므로, 센서모듈(220a~220d)에 구비된 에어챔버(225) 중의 일부에 오염이 발생하더라도 다른 센서모듈에 해당 오염이 전달되지 않게 되어 다른 센서모듈에 미치는 영향을 현저히 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이(200)는 가스 내에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우에 다음과 같이 작용한다.
가스유입관(250) 또는 가스유출관(260)의 일단에서 가스를 흡입하여 가스의 흐름을 강제적으로 발생하여 가스유입관(250)을 통해 가스를 유입시키는 경우, 해당 가스유입관(250)의 가스는 각 센서모듈(220a~220d)에 유입하되 각 센서모듈(220a~220d)의 가스유입구(227)를 통해 각 센서모듈(220a~220d)의 에어챔버(225)에 유입된다.
이때, 센서모듈(220a)의 에어챔버(225)에 유입된 가스는 자체 가스센서(223)와 접촉되고, 이에 가스센서(223)는 반응하여 해당 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하고, 해당 센서모듈(220a)의 에어챔버(225)를 통과한 가스는 센서모듈(220a)의 가스유출구(228)를 통해 가스유출관(260)에 유출된다.
이와 마찬가지로, 가스유입관(250)의 가스는 다른 센서모듈(220b~220d)에 유입하되 센서모듈(220b~220d)의 가스유입구(227)를 통해 센서모듈(220b~220d)의 에어챔버(225)에 유입되며, 센서모듈(220b~220d)의 에어챔버(225)에 유입된 가스는 자체 가스센서(223)와 접촉되고, 이에 가스센서(223)는 반응하여 해당 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하고, 해당 센서모듈(220b~220d)의 에어챔버(225)를 통과한 가스는 센서모듈(220b~220d)의 가스유출구(228)를 통해 가스유출관(260)에 유출된다.
각 센서모듈(220a~220d)의 가스센서(223)는 에어챔버(225)에 가스가 유입되는 경우 자신의 주변에 형성된 에어챔버(225)의 가스와 충분히 접촉하여 반응하므로 가스 내에 포함된 악취발생물질의 농도를 정확히 측정하게 된다.
각 센서모듈(220a~220d)이 가스유입관(250)을 통해 유입되는 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우에 유입된 오염물질에 의해 센서모듈(220a~220d) 중의 일부 센서모듈의 에어챔버(225)가 오염되는 경우에 각 센서모듈(220a~220d)의 에어챔버(225)가 독립적으로 설치됨과 아울러 상호 분리된 가스유입관(250) 및 가스유출관(260)을 구비하고 있으므로, 해당 오염이 다른 센서모듈로 전달되지 않아서 일부의 오염이 전체 센서모듈에 동시에 영향을 미치지 않게 할 수 있어 악취 측정용 가스 센서 어레이(200)를 안정성있게 운영할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 악취 측정용 가스 센서 어레이(200)는 복수의 가스 센서를 이용하여 가스에 포함된 복수의 악취발생물질의 농도를 측정하는 경우 각 가스 센서에 대하여 개별로 에어챔버를 구비함과 아울러 상호 분리된 가스유입관 및 가스유출관을 구비하여서 가스 센서와 가스를 충분히 접촉시켜 각 가스 센서의 반응을 향상시킴과 아울러 각 가스 센서에 대한 오염 발생의 영향을 감소시킴으로써 악취발생물질의 농도 측정을 효율성 있게 수행하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
200; 악취 측정용 가스 센서 어레이
210; 기판
220, 220a~220b; 센서모듈
222; 센서설치부
223; 가스 센서
225; 에어챔버
227; 가스유입구
228; 가스유출구
250; 가스유입관
260; 가스유출관

Claims (4)

  1. 기판상에 설정 간격을 두고 배치되어 자체에 유입되는 가스에 포함된 악취발생물질의 농도를 측정하고서 가스를 자체 외부로 유출하는 복수의 센서모듈과;
    상기 복수의 센서모듈에 유입되는 가스를 전달하는 가스유입관과;
    상기 복수의 센서모듈로부터 유출되는 가스를 전달하는 가스유출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 센서모듈은,
    상기 가스유입관으로부터의 가스를 유입받는 가스유입구와;
    상기 가스유입구로부터 유입된 가스를 수용하는 에어챔버와;
    상기 에어챔버에 수용된 가스 내의 악취발생물질을 측정하는 가스 센서와;
    상기 에어챔버를 통과한 가스를 상기 가스유출관에 유출하는 가스유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스챔버와 가스 센서는 가스유입구 및 가스유출구의 하방에 배치되어 있되, 상기 가스챔버는 가스유입구 및 가스유출구의 하방에 가스유입구 및 가스유출구와 통하도록 배치되고, 상기 가스 센서는 가스챔버 내에 수용되도록 배치된 것을 특징으로 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어챔버는 가스 센서의 주변에 일정 공간을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 악취 측정용 가스 센서 어레이.
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