KR20200071335A - Sensing module for salicity and ph - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염도 및 pH 센싱 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 시료의 염도를 측정할 수 있는 염도 센서와, 염도 센서에서 측정된 염도를 이용하여 시료의 pH를 동시에 측정하는 복합 센서 기술 분야에 적용이 가능하다.The present invention relates to a salinity and pH sensing module. More specifically, it can be applied to a salinity sensor that can measure the salinity of a sample, and a complex sensor technology that simultaneously measures the pH of a sample using the salinity measured by the salinity sensor.
김치는 우리나라 가정에서 대표적인 음식으로 다양한 종류의 김치가 담궈지고 장기간 보관하면서 섭취하게 되는 독특한 음식 중 하나이다. 우리나라 내에서도 지역별로 다양한 종류의 김치가 존재하는데 일반적으로 기온이 높은 남쪽지방으로 갈수록 김치가 빨리 쉬어지는 현상을 방지하기 위하여 짠맛이 강해지는 것이 일반적이다.Kimchi is one of the typical foods in Korean homes. It is one of the unique foods that various types of kimchi are dipped in and stored for a long time. There are various types of kimchi in each region in Korea. In general, it is common that the saltiness becomes stronger to prevent the kimchi from resting faster as it goes to the southern region where the temperature is high.
한국인의 대표적인 음식인 김치의 발효는 배추와 무의 세포 속에 있는 효소가 작용하면서 시작되는데 이때 효소작용으로 생긴 당분이나 아미노산이 재표에 묻어 있던 여러 가지 미생물의 먹이가 되고, 이 미생물이 자라면서 발효가 시작된다. 이 과정에서 젖산균(유산균)이 자라기 시작하는데 젖산균이 만들어내는 산으로 인해 다른 미생물은 점차 죽고 염분을 견딘 내염성 젖산균만 살아남게 된다. 김치 발효 초기에는 호기성균들이 많이 존재하지만 발효가 진행될수록 통성 혐기성균인 유산균이 김치발효에 주도적으로 관여하면서 젖산(Lactic acid), 아세스탄 등의 유기산과 탄산가스(C02)가 생성되어 발효환경은 pH가 낮아지고 혐기적 조건으로 바뀌면서 호기성 세균의 번식이 억제된다. 유산균이란, 젖산발효를 하는 세균으로서 포도당을 이용한 다음 젖산을 주로 만드는 동형발효 유산균과 젖산, 아세트산, 탄산가스, 에탄올 등을 만드는 이형발효 유산균으로 구분된다.Fermentation of kimchi, the representative food of Koreans, begins with the action of enzymes in the cells of cabbage and radish. At this time, the sugar or amino acid generated by the enzyme action is fed to various microorganisms buried in the re-label, and the fermentation occurs as the microorganisms grow. It starts. During this process, lactic acid bacteria (lactic acid bacteria) begin to grow, and due to the acid produced by lactic acid bacteria, other microorganisms gradually die and only salinity-resistant lactic acid bacteria survive. There are many aerobic bacteria in the early stage of fermentation of kimchi, but as fermentation progresses, organic acid and carbon dioxide (C02), such as lactic acid and acestan, are generated as the active anaerobic bacteria, lactic acid bacteria, are actively involved in kimchi fermentation. Decreases and changes to anaerobic conditions, inhibiting the growth of aerobic bacteria. Lactobacillus is a lactic acid fermenting bacterium that is divided into isoform fermented lactic acid bacteria that make glucose and then mainly produce lactic acid, and heterogeneous fermented lactic acid bacteria that produce lactic acid, acetic acid, carbon dioxide, and ethanol.
발효과정에서 생성되는 여러 가지 부산물들에 의해 신맛, 청량감, 숙성도 등이 결정된다. 잘 익은 김치는 탄산미를 지니고 있는데, 이는 이형발효 유산균에 의해 생성된 탄산가스에 의한 것이며, 과숙된 김치의 신맛은 동형발효 유산균에 의해 젖산이 과도하게 생성되어 형성된 결과로 볼 수 있다. 김치의 발효과정은 대체적으로 숙성기간, 균일한 상태를 유지하는 기간 및 산패와 연부 현상이 일어나는 기간으로 구분할 수 있다. 숙성기간에는 당분과 산도가 점진적으로 증가하며 PH는 숙성이 진행됨에 따라 감소하는데 김치의 맛이 가장 좋은 상태의 pH는 4.3이상이고, 그 이하는 급진적으로 변화한다. 연부현상은 김치가 물러지는 현상으로 펙틴질의 분해, 배추 가체의 문제, 미량원소의 부족 등에서 기인하는 현상이다.The sour taste, refreshing feeling, and maturity are determined by various by-products produced during the fermentation process. Ripe kimchi has a carbonic acid taste, which is caused by carbon dioxide gas produced by heterogeneous fermented lactic acid bacteria, and the sour taste of matured kimchi can be seen as a result of excessive lactic acid formation by isoform fermented lactic acid bacteria. The fermentation process of kimchi can be roughly divided into a period of aging, a period of maintaining a uniform state, and a period of occurrence of rancidity and softening. During the ripening period, the sugar and acidity gradually increase, and the pH decreases as the ripening progresses. The best taste of kimchi is 4.3 or higher, and the radical changes rapidly. The softening phenomenon is a phenomenon in which kimchi is repelled, which is caused by the decomposition of pectin, the problem of Chinese cabbage, and the lack of trace elements.
최근에는 건강을 위해 김치의 저염화가 진행되고 있는 가운데 맛있는 김치를 오래도록 섭취하기 위해 김치의 염도에 따른 숙성 보관 최적화에 대한 수요가 높아지고 있다. 일반적으로 염도가 낮을 경우, 김치가 빨리 쉬어지기 쉽고, 저온 숙성이 요구된다.In recent years, with the low salting of kimchi for health, the demand for aging storage optimization according to the salinity of kimchi is increasing in order to consume delicious kimchi for a long time. In general, when the salinity is low, kimchi tends to rest quickly, and low temperature aging is required.
발효과정을 조절하는 맛있는 김치로 숙성시키고자 하는 니즈에 따라 김치가 발효하는 과정에서 염도와 pH(산도)를 실시간 모니터링 할 수 있는 기술에 대한 수요가 있으나, 현재까지 이를 동시에 실시간으로 측정할 수 있는 센서 기술이 존재하지 않으며, 종래의 김치 숙성 센서는 발효과정에서 생성되는 부산물들, 예를 들면, 젖산, 아세트산, CO2, 에탄올 변화를 시간에 따라 개별 모니터링 하여 김치의 익힘 수준을 간접적으로 보여주는 방식들을 채택하고 있다. 예를 들면, 지시약이 함유된 색상변화 시스템을 활용하여 음식물에서 발생한 가스성분 및 농도 측정방법이 제안된 바가 있고, 수용액의 pH 변화를 측정하기 위하여 pH변화에 따른 색상변화 모니터링 방법이 제안되고 있다. 하지만 이러한 접근은 용액내의 염도나 pH(산도)를 직접 측정하는 것이 아니라 색상변화 모니터링을 통한 간접 측정방법이므로 pH 변화를 주는 많은 다른 요소들의 영향을 받기 때문에 측정 환경에 따라 측정값이 정확하지 않고, 반영구적으로 사용할 수 없는 단점이 존재한다.According to the needs to mature with delicious kimchi that regulates the fermentation process, there is a need for a technology capable of real-time monitoring of salinity and pH (acidity) during the fermentation of kimchi, but to date, it can be measured simultaneously in real time. There is no sensor technology, and the conventional kimchi aging sensor monitors the by-products generated in the fermentation process, for example, changes in lactic acid, acetic acid, CO2, and ethanol individually over time to indirectly show the kimchi's cooking level. Is adopted. For example, a method for measuring gas components and concentrations generated in food by using a color change system containing an indicator has been proposed, and a color change monitoring method according to a pH change has been proposed to measure the pH change of an aqueous solution. However, this approach is not a direct measurement of salinity or pH (acidity) in solution, but is an indirect measurement method through color change monitoring, so it is affected by many other factors that change the pH, so the measurement value is not accurate depending on the measurement environment. There are disadvantages that cannot be used semi-permanently.
따라서, 본 발명에서는 용액의 염도와 pH(산도)를 동시에 집적 측정하는 기능을 구현함으로써 상기의 단점을 제거할 수 있고, 용액의 염도나 pH(산도) 변화를 실시간으로 검출할 수 있는 복합 센싱기능을 구비하여 맛있는 김치를 숙성하기 위한 효율적인 방안을 제안하고 있다.Therefore, in the present invention, by implementing the function of simultaneously measuring the salinity and pH (acidity) of the solution, the above-described disadvantages can be eliminated, and the complex sensing function capable of detecting the salinity or pH (acidity) change of the solution in real time. Equipped with to propose an efficient way to ripen delicious kimchi.
본 발명은 김치 숙성과정에서 김치 맛을 제어하기 위해서 김치의 염도와 pH(산도)를 실시간으로 측정하여 김치가 미숙성 또는 과숙성 되지 않도록 정밀 제어하기 위한 센싱 모듈을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a sensing module for precisely controlling kimchi so that it is not immature or overmatured by measuring the salinity and pH (acidity) of kimchi in real time in order to control the taste of kimchi during the kimchi ripening process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수용공간을 포함하는 케이스, 상기 케이스 내부에 포함된 용액의 염도를 측정하는 염도 센서, 상기 케이스 내부에 포함된 용액의 pH를 측정하는 pH 센서를 포함하는 센싱 모듈에 있어서, 상기 pH 센서는 상기 용액의 수소이온과 반응하는 제1 전극 및 상기 용액의 염소이온과 반응하는 제2 전극을 포함하고, 상기 염도 센서에서 측정된 염소 이온의 농도 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전위차를 통해 상기 용액의 pH를 측정하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a sensing module including a case including an accommodating space, a salinity sensor for measuring the salinity of a solution contained in the case, and a pH sensor for measuring the pH of a solution contained in the case In the above, the pH sensor includes a first electrode reacting with the hydrogen ion of the solution and a second electrode reacting with the chlorine ion of the solution, the concentration of the chlorine ion measured by the salinity sensor and the first electrode It is characterized in that the pH of the solution is measured through the potential difference of the second electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 pH 센서는 상기 용액의 염소 이온 농도에 대응하여 상기 제2 전극의 전위가 가변되는 경우, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극간 전위차에서 상기 제2 전극의 전위 가변에 따른 오차를 상기 염도 센서에서 측정된 염소 이온의 농도를 통해 상쇄하여 상기 용액의 pH를 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the electric potential of the second electrode is changed in response to the concentration of chlorine ion in the solution, the pH sensor is the second in the potential difference between the first electrode and the second electrode. It is characterized by measuring the pH of the solution by offsetting the error according to the potential change of the electrode through the concentration of chlorine ions measured by the salinity sensor.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 케이스에 포함된 용액에 직접 맞닿는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode are characterized in that directly contact the solution contained in the case.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 pH센서는 상기 용액의 염소 이온 농도 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전위차를 상기 용액의 pH에 대응하여 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the pH sensor further comprises a memory for storing the chlorine ion concentration of the solution and the potential difference between the first electrode and the second electrode corresponding to the pH of the solution. Is done.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극은 산화물 전극인 것을 특징으로 한다.Further, according to an embodiment of the present invention, the first electrode is characterized in that the oxide electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전극은 은-염화은 전극인 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the second electrode is characterized in that the silver-silver chloride electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염도 센서 및 상기 pH 센서는 상기 케이스의 하단 내측면에 구비되어, 상기 케이스에 포함된 용액의 염도 및 pH를 센싱하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the salinity sensor and the pH sensor are provided on the lower inner surface of the case, and are characterized by sensing the salinity and pH of the solution contained in the case.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 모듈은 상기 염도 센서를 통해 실시간으로 측정된 상기 용액의 염도를 이용하여 상기 pH 센서를 통해 상기 용액의 pH를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the sensing module is characterized in that it measures the pH of the solution in real time through the pH sensor using the salinity of the solution measured in real time through the salinity sensor.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염도 센서는 상기 용액의 전도도를 측정하는 양 전극을 포함하고, 상기 측정된 상기 용액의 전도도를 통해 상기 용액의 염도 및 염소 이온의 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the salinity sensor includes a positive electrode that measures the conductivity of the solution, and measures the salinity of the solution and the concentration of chlorine ions through the measured conductivity of the solution. It is characterized by.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상기 센싱 모듈은 상기 케이스에 포함된 용액이 김치 국물이면, 센싱된 염도 및 pH를 이용하여 상기 케이스에 담긴 김치의 숙성 정도를 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the sensing module is characterized in that if the solution contained in the case is kimchi soup, the degree of aging of the kimchi contained in the case is measured using the sensed salinity and pH. .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 모듈은 상기 케이스의 온도를 제어하는 온도 제어 장치와 연결되고, 상기 온도 제어 장치는 상기 센싱 모듈을 통해 센싱된 염도 및 pH에 대응하여 상기 케이스의 온도를 실시간으로 가변하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the sensing module is connected to a temperature control device that controls the temperature of the case, and the temperature control device corresponds to the salinity and pH sensed through the sensing module. It is characterized by varying the temperature in real time.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 제어 장치는 복수 개의 상기 센싱 모듈과 연결된 경우, 케이스 각각에 온도를 달리 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when the temperature control device is connected to a plurality of the sensing modules, it is characterized in that the temperature is differently controlled for each case.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 모듈은 상기 케이스에 담긴 김치의 숙성 정도를 출력하는 출력부와 연결되어, 상기 출력부를 통해 상기 김치의 숙성 정도를 실시간으로 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the sensing module is connected to an output unit that outputs the degree of aging of kimchi contained in the case, and outputs the degree of aging of the kimchi in real time through the output unit. .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 모듈은 상기 온도 제어 장치 또는 상기 출력부에 무선으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the sensing module is characterized in that it is wirelessly connected to the temperature control device or the output unit.
본 발명은 용액의 염도와 pH를 동시에 직접 센싱할 수 있는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution capable of directly sensing the salinity and pH of a solution at the same time.
본 발명은 용액의 염도와 pH를 실시간으로 센싱할 수 있는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution capable of sensing the salinity and pH of a solution in real time.
본 발명은 pH 센서를 간이하게 구성하며, 감도가 떨어지는 것을 방지하는 수 있는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution that can easily configure the pH sensor, and prevent the sensitivity from falling.
본 발명은 pH 센서를 반 영구적으로 사용할 수 있는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution that can semi-permanently use a pH sensor.
본 발명은 실시간으로 측정된 염도와 pH를 이용하여 김치의 숙성 정도를 측정하고, 김치 숙성 정도에 따라 온도를 제어할 수 있는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution to measure the degree of aging of kimchi using the salinity and pH measured in real time, and to control the temperature according to the degree of aging of kimchi.
본 발명은 실시간으로 측정된 염도와 pH를 이용하여 김치의 숙성 정도를 측정하고, 김치 숙성 정도를 사용자에게 제공하는 솔루션을 제공한다.The present invention provides a solution that measures the degree of aging of kimchi using the salinity and pH measured in real time, and provides the user with the degree of aging of kimchi.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. However, various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, and thus, specific embodiments such as detailed description and preferred embodiments of the present invention are to be understood as examples only. Should be.
도 1은 본 발명에 따른 염도와 김치 숙성간 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 김치 국물의 pH 변화 그래프를 나타낸 그래프이다.
도 3 및 4은 기존 유리막 전극을 이용한 pH 센서 장치의 구동 원리를 나타낸 도면이다.
도 5 및 6는 본 발명에 따른 센싱 모듈의 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 pH 센서의 구동 원리를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 pH 센서에서 양 전극간 전위차를 pH로 환산했을 경우, 시료의 염도 변화에 따라 발생하는 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명에 따른 센싱 모듈 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 센싱 모듈을 확장한 제어 구성도이다. 1 is a graph showing the correlation between salinity and kimchi ripening according to the present invention.
2 is a graph showing a graph of pH change of kimchi soup according to the present invention.
3 and 4 are diagrams showing the driving principle of the pH sensor device using the existing glass membrane electrode.
5 and 6 are conceptual diagrams of a sensing module according to the present invention.
7 is a view showing the driving principle of the pH sensor according to the present invention.
8 is a view for explaining an error generated according to a change in salinity of a sample when the potential difference between both electrodes is converted to pH in the pH sensor of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a sensing module control method according to the present invention.
10 is a control configuration diagram extending the sensing module according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed herein will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "modules" and "parts" for components used in the following description are given or mixed only considering the ease of writing the specification, and do not have meanings or roles distinguished from each other in themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, detailed descriptions of related known technologies are omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed in this specification may be obscured. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed in the specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and technical scope of the present invention , It should be understood to include equivalents or substitutes.
본 발명의 하기의 실시예들은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.It goes without saying that the following examples of the present invention are only intended to embody the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. From the detailed description and examples of the present invention, what can be easily inferred by experts in the technical field to which the present invention pertains is interpreted as belonging to the scope of the present invention.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
도 1은 본 발명에 따른 염도와 김치 숙성간 상관 관계를 나타낸 그래프이며, 도 2는 본 발명에 따른 김치 국물의 pH 변화 및 산도 그래프를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the correlation between salinity and kimchi ripening according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the pH change and acidity graph of kimchi soup according to the present invention.
일반적으로 김치의 초기 염도 수준에 따라 동일한 온도에서 발효속도가 차이가 발생할 수 있는데, 통상적으로 염도가 낮을수록 발효속도가 빠르게 된다. 따라서, 김치의 초기 염도 수준에 따라 숙성온도 및 시간을 제어할 필요가 있으며, 미숙성 또는 과숙성을 방지하여 맛있는 김치를 제공할 필요가 있다.In general, depending on the initial salinity level of kimchi, a difference in fermentation rate may occur at the same temperature. In general, the lower the salinity, the faster the fermentation rate. Therefore, it is necessary to control the aging temperature and time according to the initial salinity level of the kimchi, and it is necessary to provide a delicious kimchi by preventing immatureness or over maturation.
또한, 김치가 숙성과정에서 유산균들의 활동을 통해 다양한 대사산물들, 즉 CO2, 에탄올, 아세트산, 젖산, 만니톨 등을 생성하게 되고, 이들의 조합에 의해 섭취 시 김치 맛을 느끼게 된다.In addition, during the fermentation process, kimchi produces various metabolites, namely CO2, ethanol, acetic acid, lactic acid, mannitol, etc., through the activity of lactic acid bacteria.
일반적으로 김치 맛을 표현할 때 맛의 기본 구성요소인 짠맛, 단맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛간의 조합으로 상큼한 맛, 시원한 맛, 아삭한 맛, 청량감 등의 형태로 표현하게 된다.In general, when expressing the taste of kimchi, a combination of salty, sweet, sour, bitter, and umami, which are the basic components of the taste, is expressed in the form of a refreshing taste, a cool taste, a crisp taste, and a refreshing feeling.
특히, 김치의 경우 숙성과정에서 가장 크게 변하는 물성이 산도인데, 이는 대사산물로 생성되는 젖산의 량이 증가함에 따라 숙성시간이 길어질수록 산도는 높아지고, pH는 낮아지게 된다. 구체적으로, 도 2와 같이 pH의 경우 초기 숙성과정에서 급격하게 낮아지다가 일정시간 후에는 안정화되는 과정을 보이게 되나, 산도의 경우 지속적으로 높아지는 경향이 있다.In particular, in the case of kimchi, the acidity that changes the most during the ripening process is acidity. As the amount of lactic acid produced as a metabolite increases, the acidity increases and the pH decreases as the aging time increases. Specifically, as shown in FIG. 2, in the case of pH, it rapidly decreases during the initial aging process and then stabilizes after a certain period of time, but the acidity tends to increase continuously.
산도가 일정수준 이상으로 높아지게 되면 김치가 쉬어지면서 신맛이 강해지게 된다. 이는 과숙성의 한 형태로 맛있는 김치를 지속적으로 섭취하기 위해서는 주어진 온도에서 pH 및 산도를 일정수준으로 관리할 필요가 있다.When the acidity rises above a certain level, the kimchi becomes easier and the sour taste becomes stronger. This is a form of over ripening, and it is necessary to maintain a certain level of pH and acidity at a given temperature in order to continuously consume delicious kimchi.
pH는 용액의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서 수소 이온 농도 지수이고, 산도란 알칼리를 중화시킬 수 있는 능력을 의미한다. 일반적으로 pH와 산도는 비례하는 관계를 가지나, 김치 용액의 경우 pH와 산도가 비례하지 않기 때문에 양쪽을 따로 측정하는 것이 일반적이다. 이는, 김치 국물의 경우 서로 다른 유기산(젖산, 호박산, 푸르마산, 말산, 초산, 포름산 등)이 많기 때문이다.The pH is a numerical value indicating the degree of acidity or alkalinity of the solution, and is a hydrogen ion concentration index, and the acidity means the ability to neutralize the alkali. In general, pH and acidity have a proportional relationship, but in the case of Kimchi solution, it is common to measure both separately because pH and acidity are not proportional. This is because kimchi soup has many different organic acids (lactic acid, succinic acid, furmaic acid, malic acid, acetic acid, and formic acid).
다만, 김치 국물의 산도는 pH와 온도 또는 염도에 따라 일정 수준으로 고정된 상관관계를 가질 수 있다. 따라서, 산도를 직접 측정하기 않더라도 측정된 pH, 온도, 염도 및 상관관계 중 적어도 하나를 이용하여 산도를 예측할 수 있다.However, the acidity of kimchi soup may have a fixed correlation to a certain level depending on pH, temperature, or salinity. Therefore, even if the acidity is not directly measured, the acidity may be predicted using at least one of the measured pH, temperature, salinity, and correlation.
상기에서 김치 맛을 제어하기 위해서는 김치의 초기염도와 숙성과정에서의 pH 및 산도를 실시간으로 모니터링 하면서 가장 맛있는 김치가 만들어질 수 있도록 숙성온도와 시간을 제어할 필요가 있다는 것을 기술하였다.In order to control the taste of kimchi, it was described that it is necessary to control the aging temperature and time so that the most delicious kimchi can be made while monitoring the initial salinity and the pH and acidity of the kimchi in real time.
현재의 김치 냉장고에서는 김치 염도와 pH 및 산도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 센싱 모듈을 구비되어 있지 않으며, 표준화된 하나의 숙성 온도 및 시간에 대한 알고리즘을 적용하여 김치 숙성을 제어하고 있는 것이 일반적이다. 이러한 경우, 상기에서 본 바와 같이 염도에 따른 김치 숙성 온도와 시간이 다르기 때문에 동일한 알고리즘으로 적용할 경우, 실제 김치 염도에 따라 미숙성 또는 과숙성 현상이 발생하여 맛있는 김치 숙성을 구현하기 어려운 단점이 있다.Current kimchi refrigerators do not have a sensing module that can monitor kimchi salinity, pH and acidity in real time, and it is common to control kimchi aging by applying a standardized algorithm for aging temperature and time. In this case, as described above, since the temperature and time of kimchi ripening according to salinity are different, when applied with the same algorithm, there is a disadvantage that it is difficult to implement delicious kimchi ripening due to immature or overmatured phenomena depending on the actual salinity of kimchi. .
이에 따라, 본 발명은 김치의 염도와 pH를 실시간으로 측정할 수 있는 센싱 모듈을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention is to propose a sensing module capable of measuring the salinity and pH of kimchi in real time.
본 발명의 센신 모듈을 제안하기에 앞서 기존에 용액의pH를 센싱하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.Prior to suggesting the sensin module of the present invention, a method of sensing the pH of the solution will be described below.
pH는 용액에 수소이온이 얼마나 존재하는지를 나타내는 지수이다. 이것은 통상 산성과 알칼리의 정도를 나타내는 지수로 사용되고 있으며, 지시약 또는 리트머스 시험지를 통해 측정할 수 있다.pH is an index indicating how much hydrogen ions are present in the solution. It is usually used as an index indicating the degree of acidity and alkali, and can be measured by an indicator or litmus test paper.
다만, pH를 지시약 또는 리트머스 시험지를 통해 측정하는 방법은 정확성이 떨어지고, 일회성 측정 이라는 점에서 단점이 있다. 이에 가장 많이 사용되는 pH 센싱 방법은 유리막 전극을 이용한 방법이다.However, the method of measuring the pH through an indicator or litmus test paper has disadvantages in that accuracy is poor and is a one-time measurement. The most commonly used pH sensing method is a method using a glass membrane electrode.
도 3 및 4은 기존 유리막 전극을 이용한 pH 센서 장치의 구동 원리를 나타낸 도면이다.3 and 4 are diagrams showing the driving principle of the pH sensor device using the existing glass membrane electrode.
유리막 전극은 유리막(37)의 양측에 서로 다른 2종의 용액을 놓으면, 양쪽 용액의 pH 차에 비례한 기전력이 유리막(37) 양면에 발생하는 것을 이용하여 pH를 측정한다.When two different types of solutions are placed on both sides of the glass film electrode, the pH is measured by using electromotive force generated on both surfaces of the
구체적으로, 유리막(37)으로 만들어진 용기에 pH를 알고 있는 제1 내부 충진액(36)을 넣고, 측정 전극(32)을 제1 내부 충진액(36)에 담가 pH 측정 전극을 구성하게 된다. pH 측정 전극은 시료(35)에 침지되면 유리막(37)의 양쪽에 시료(35)와 제1 내부 충진액(36) 간 pH 차에 비례한 기전력이 발생하게 된다.Specifically, the first
제1 내부 충진액(36)은 시료(35)의 pH를 측정하기 위해 pH 7인 버퍼 용액과 전해액인HCl 용액이고, 측정 전극(32)은 은-염화은 전극일 수 있다.The first
구체적으로, 도 4를 통해 도 3의 A 부분에서 pH에 감응하는 유리막(37)을 살펴보면 다음과 같다. Specifically, looking at the
유리막(37)은 산소 분자에 의해 이어진 불규칙전인 SiO4 사면체 구조로 양이온(Na+ or Li+)를 포함할 수 있다.The
유리막(37) 양면의 수소이온 농도 차이에 비례하여 유리막(37) 내부의 양이온(Na+)이 이동하게 되고, 측정 전극(32)은 제1 내부 충전액(36)의 완충 작용을 통해 유리막(37) 양면의 전위 차를 감지하게 된다.The cation (Na+) inside the
측정 전극(32)에서 감지된 전위 차는 측정 전극(32)과 기준 전극(31)간 전위 차를 통해서 측정될 수 있다. The potential difference detected by the measurement electrode 32 may be measured through the potential difference between the measurement electrode 32 and the reference electrode 31.
다만, 측정 전극(32)과 기준 전극(31)간 전위 차가 유리막(37) 양면의 전위차에 대응되기 위해서는 기준 전극(31)에서 고정된 기준 전위를 제공해야 한다.However, in order for the potential difference between the measurement electrode 32 and the reference electrode 31 to correspond to the potential difference between both surfaces of the
이를 위해 기준 전극(31)은 시료(35)와 화학반응 없는 제2 내부 충진액(33)에 담기고, 제2 내부 충진액(33)과 시료(35) 사이에는 염다리 역할을 수행하는 이온교환막(34)이 포함될 수 있다.To this end, the reference electrode 31 is contained in the sample 35 and the second internal filling liquid 33 without chemical reaction, and the ion exchange membrane serves as a salt bridge between the second internal filling liquid 33 and the sample 35. (34) may be included.
일반적으로, 기준 전극(31)은 은/염화은 전극이 이용되며, 제2 내부 충진액(33)은 KCl 용액이 사용될 수 있다.Generally, a silver/silver chloride electrode is used as the reference electrode 31, and a KCl solution may be used as the second internal filling solution 33.
다만, 기준 전극(31)은 pH 센서에서 매우 예민한 부분으로 응용에 관한 문제가 발생되면 거의 대부분 기준 전극(31)의 문제이다. 기준 전극(31)이 어렵게 생각되는 이유는 매우 긴 안정화 시간이 요구되기 때문이다. 이것은 온도에 따른 변화, 용액이나 대기중의 CO2 변화 등으로 기인된다. 또한, 기준 전극(31)의 제2 내부 충진액(33)과 시료(35)가 호환되지 못하는 경우도 매우 많다. 더구나, 불용성 AgCl에 의해 이온교환막(34)이 막혀질 수 있는 문제가 있을 수 있다.However, the reference electrode 31 is a very sensitive part of the pH sensor, and when a problem related to application occurs, it is almost a problem of the reference electrode 31. The reason why the reference electrode 31 is considered difficult is that a very long stabilization time is required. This is due to changes in temperature, CO2 in the solution or the atmosphere. In addition, in many cases, the second internal filling solution 33 and the sample 35 of the reference electrode 31 are not compatible. Moreover, there may be a problem that the ion exchange membrane 34 may be blocked by insoluble AgCl.
위와 같이 기준 전극(31)에서 고정된 기준 전위를 제공하는 것이 어렵고, 제2 내부 충진액(33)은 주기적으로 갈아줘야 하는 문제로 수명이 짧은 문제가 발생할 수 있다. As described above, it is difficult to provide a fixed reference potential at the reference electrode 31, and the second internal filling liquid 33 needs to be periodically changed, which may cause a short life.
이에, 본 발명은 기준 전극(31)이 고정된 기준 전위를 제공하기 위해 제2 내부 충진액(33)으로 시료(35)와 구분되는 구조가 아니라, 염도 센서(210)에서 측정된 염소 이온 농도를 이용하여 기준 전극(31)에서 전위 가변을 상쇄하는 방법을 제안하고자 한다.Accordingly, in the present invention, the structure in which the reference electrode 31 is separated from the sample 35 by the second internal filling liquid 33 to provide a fixed reference potential is not measured, but the chlorine ion concentration measured by the
도 5 및 6는 본 발명에 따른 센싱 모듈의 개념도이다.5 and 6 are conceptual diagrams of a sensing module according to the present invention.
구체적으로, 도 5을 살펴보면, 본 발명에 따른 센싱 모듈은 수용공간을 포함하는 케이스(100)에 염도와 pH를 동시에 실시간으로 측정할 수 있는 센싱부(200)를 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 5, the sensing module according to the present invention may include a
센싱부(200)는 케이스(100) 내부에 포함된 용액의 염도를 측정하는 염도 센서(210), 케이스(100) 내부에 포함된 용액의 pH를 측정하는 pH 센서(210)를 포함할 수 있다.The
도 6를 참고하면, 센싱부(200)는 케이스(100) 내부에 구비된 용액과 맞닿도록 구비된 염도 센서(210) 및 pH 센서(210)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
염도 센서(210)는 용액의 전도도를 측정하는 양 극을 포함하고, 측정된 상기 용액의 전도도를 통해 상기 용액의 염도 및 염도 이온의 농도를 측정할 수 있다. The
pH 센서(210)는 상기 용액의 수소이온과 반응하는 제1 전극(221) 및 상기 용액의 염소 이온과 반응하는 제2 전극(222)를 포함할 수 있다.The
pH 센서(210)는 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)간 전극차를 통해 용액의 pH를 측정할 수 있는데, 이때 pH 센서는 염도 센서(210)에서 측정된 염소 이온 농도를 이용할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 9에서 구체적으로 설명한다.The
도 7은 본 발명에 따른 pH 센서의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.7 is a graph for explaining the driving principle of the pH sensor according to the present invention.
산화물 전극인 제1 전극(221)에서 발생하는 화학 반응은 수식 1과 같을 수 있다. 수식 1은 제1 전극(221)를 IrO2로 구성한 실시예이다.The chemical reaction occurring in the
2IrO2(s)+2H++2e- <-> Ir2O3(s)+H20, (수식 1)2IrO2(s)+2H++2e- <-> Ir2O3(s)+H20, (Equation 1)
수식 1의 화학 반응에 따른 가우스 전위는 네른스트(Nernst) 공식에 의거 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.The Gaussian potential according to the chemical reaction of
E=E0'-0.0592/2*log(1/[H+]^2)=E0'+0.0592log[H+]=E0'-0.0592pH, (수식 2)E=E0'-0.0592/2*log(1/[H+]^2)=E0'+0.0592log[H+]=E0'-0.0592pH, (Equation 2)
E0'는 고정 값으로, 수소 이온에 대한 1전자 반응으로 -59.2V/pH의 이론적 반응 기울기를 얻을 수 있고, 이를 그래프로 표현하면 도 7과 같다. E0' is a fixed value, and a theoretical reaction slope of -59.2V/pH can be obtained by a 1-electron reaction to hydrogen ions.
즉, 본 발명은 제1 전극에서 전위 변화를 감지하여 용액의 pH 변화를 측정하는 점에서 일반적인 유리막 전극 기반의 pH 센서와 동일한 메커니즘으로 구동할 수 있다.That is, the present invention can be driven by the same mechanism as a general glass membrane electrode-based pH sensor in that it detects a potential change at the first electrode and measures the pH change of the solution.
다만, 본 발명은 제1 전극에 달리 유리막을 포함하고 있지 않아 높은 내구성을 보유하여 유리하고 관리가 용이한 장점을 포함한다.However, the present invention does not include a glass film unlike the first electrode, so it has high durability, and thus includes an advantage that is easy to manage.
본 발명은 제2 전극으로 은/염화은 전극이 이용될 수 있으며, 제2 전극에서의 화학 반응을 살펴보면 수식 3과 같이 나타낼 수 있다.In the present invention, a silver/silver chloride electrode may be used as the second electrode, and the chemical reaction in the second electrode may be expressed as
AgCl(s)+Ag(s)+e-<->Ag(s)+e-+Cl-, (수식 3)AgCl(s)+Ag(s)+e-<->Ag(s)+e-+Cl-, (Equation 3)
수식 3의 화학 반응에 대응되는 기전력은 네른스트 공식에 의거 25°C, 1 기압에서 수식 4과 같이 나타낼 수 있다.The electromotive force corresponding to the chemical reaction of
E=E°-0.0592log[Cl-], (수식 4)E=E°-0.0592log[Cl-], (Equation 4)
즉, 염소 이온 농도와 반응하는 제2 전극은 용액의 염소 이온 농도에 따라 전위가 가변될 수 있다.That is, the potential of the second electrode that reacts with the concentration of chlorine ions may vary according to the concentration of chlorine ions in the solution.
다만, 제2 전극은 제1 전극의 전위 변화를 측정하기 위한 기준 전위를 제공하는 전극으로, 제2 전극에서 고정된 전위를 제공해야 제1 전극과 제2 전극의 전위 차가 제1 전극에서의 전위차에 대응될 수 있다. 제2 전극에서 고정된 기준 전위를 제공하지 않는 경우, 제1 전극과 제2 전극간 전위차만으로는 pH를 측정할 수 없다.However, the second electrode is an electrode that provides a reference potential for measuring a potential change of the first electrode, and a potential difference between the first electrode and the second electrode is a potential difference at the first electrode only when a fixed potential is provided at the second electrode. Can correspond to If the second electrode does not provide a fixed reference potential, the pH cannot be measured only by the potential difference between the first electrode and the second electrode.
도 8은 본 발명의 pH 센서에서 양 전극간 전위차를 pH로 환산했을 경우, 시료의 염도 변화에 따라 발생하는 오차를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an error generated according to a change in salinity of a sample when the potential difference between both electrodes is converted to pH in the pH sensor of the present invention.
구체적으로, 도 8(a)는 제2 전극에 대응되는 은/염화은 전극에서 염도의 변화에 따라 발생하는 전위차를 측정하는 방법을 도시하고 있다. 은/염화은 전극은 고정된 기준 전위를 제공하기 위해 내부 용액을 가진 상용기준 전극과 연결되어 시료에 담길 수 있다. Specifically, FIG. 8(a) shows a method of measuring a potential difference caused by a change in salinity in a silver/silver chloride electrode corresponding to a second electrode. The silver/silver chloride electrode can be placed in a sample in connection with a commercial reference electrode with an internal solution to provide a fixed reference potential.
내부 용액을 가진 상용기준 전극은 도 3에서 설명한 기준 전극(31)에 대응되는 구성으로 고정된 기준 전위를 제공하여, 시료의 NaCl 농도와 내부 용액을 가진 상용기준 전극과 은/염화은 전극간 전위차가 일대일 대응될 수 있다.The commercial reference electrode having an internal solution provides a fixed reference potential in a configuration corresponding to the reference electrode 31 described in FIG. 3, so that the potential difference between the NaCl concentration of the sample and the commercial reference electrode having an internal solution and the silver/silver chloride electrode One-to-one correspondence.
구체적으로, 도 8(b)는 시료의 NaCl 농도를 도 8(a)의 방법으로 측정된 은/염화은 전극의 전위 변화에 대응하여 나타내고, 본 발명에 따른 pH 센서에서 제1 전극과 제2 전극의 전위차를 pH로 환산한 값을 이에 대응하여 나타내고 있다. NaCl농도(%)는 용액의 염도 변화를 나타내며, 상용 Ag/AgCl(mV) 대비 전위 변화는 본 발명의 제2 전극에서의 전위 변화를 나타낸다. 또한, pH 환산 값은 본 발명의 제1 전극과 제2 전극의 전위차를 환산된 pH로 나타낸다. Specifically, FIG. 8(b) shows the NaCl concentration of the sample corresponding to the change in the potential of the silver/silver chloride electrode measured by the method of FIG. 8(a), and the first electrode and the second electrode in the pH sensor according to the present invention The value obtained by converting the potential difference of to pH is shown correspondingly. The NaCl concentration (%) represents a change in salinity of the solution, and a potential change compared to a commercial Ag/AgCl (mV) represents a potential change in the second electrode of the present invention. In addition, the pH conversion value represents the potential difference between the first electrode and the second electrode of the present invention in terms of the converted pH.
도 8(b)의 측정 데이터는 용액의 수소이온 농도가 동일한 상태에서 염도만 가변 했을 경우에 측정된 데이터이다.The measurement data of FIG. 8(b) is the data measured when only the salinity is varied while the concentration of hydrogen ions in the solution is the same.
도 8(b)의 실시예를 해석해보면, 시료의 NaCl 농도가 1%인 경우, 내부 용액을 가지는 상용기준전극과 은/염화은 전극간 전위 차는 43mV로 측정된다. 이때, 동일 시료를 본 발명에 따른 pH 센서로 측정한 경우, 제1 전극과 제2 전극에서 발생하는 전위차가 특정 함수에 의거 pH로 환산될 수 있으며, 그 환산된 pH 값은 0.73일 수 있다. 8(b), when the NaCl concentration of the sample is 1%, the potential difference between the commercial reference electrode having an internal solution and the silver/silver chloride electrode is measured to be 43 mV. At this time, when the same sample is measured by the pH sensor according to the present invention, the potential difference generated by the first electrode and the second electrode may be converted into pH based on a specific function, and the converted pH value may be 0.73.
시료의 NaCl 농도를 2%로 증가하는 경우, 내부 용액을 가지는 상용기준전극과 은/염화은 전극간 전위차는 29mV로 측정된다. 시료의 NaCl 농도가 가변되어 일대일 대응되는 상용기준전극과 은/염화은 전극간 전위차가 달리 측정된다. 다만, 본 발명에 따른 pH 센서로 측정한 경우, 제1 전극과 제2 전극에서 발생하는 전위차가 시료의 NaCl 농도가 1%인 경우와 동일한 특정 함수에 의거 pH로 환산된 값이 0.49일 수 있다. 즉, 시료의 염도 변화는 본 발명에 따른 pH 센서의 제1 전극과 제2 전극의 전위차를 가변 시킨다. When the NaCl concentration of the sample is increased to 2%, the potential difference between the commercial reference electrode having an internal solution and the silver/silver chloride electrode is measured as 29 mV. The potential difference between the commercial reference electrode and the silver/silver chloride electrode, which is one-to-one corresponding to the NaCl concentration of the sample, is measured differently. However, when measured by the pH sensor according to the present invention, the potential difference generated in the first electrode and the second electrode may be 0.49 in terms of pH, based on the same specific function as when the NaCl concentration of the sample is 1%. . That is, the change in salinity of the sample changes the potential difference between the first electrode and the second electrode of the pH sensor according to the present invention.
또한, 동일 조건에서 시료의 NaCl 농도를 3%로 증가하는 경우, 내부 용액을 가지는 상용기준전극과 은/염화은 전극간 전위차는 19mV로 측정된다. 이때, 본 발명에 따른 pH센서로 시료를 측정한 경우, 제1 전극과 제2 전극에서 발생하는 전위차는 시료의 NaCl 농도가 1%인 경우와 동일한 특정 함수에 의거 pH로 환산된 값이 0.32일 수 있다.In addition, when the NaCl concentration of the sample is increased to 3% under the same conditions, the potential difference between the commercial reference electrode having an internal solution and the silver/silver chloride electrode is measured to be 19 mV. At this time, when the sample is measured by the pH sensor according to the present invention, the potential difference generated in the first electrode and the second electrode is 0.32 days, which is the value converted to pH based on the same specific function as when the NaCl concentration of the sample is 1%. Can be.
본 발명에 따는 pH 센서는 염도의 변화가 있는 경우, 염소 이온과 반응하는 제2 전극에서 전위가 가변 하게 되고, 제1 전극과 제2 전극간 전위차를 측정하기 위한 고정된 기준 전위를 제공하지 못한다.The pH sensor according to the present invention, when there is a change in salinity, the potential varies at the second electrode reacting with chlorine ions, and does not provide a fixed reference potential for measuring the potential difference between the first electrode and the second electrode. .
이에 따라 제1 전극과 제2 전극에서 발생하는 전극차를 pH로 환산하는 경우, 제2 전극의 전위 가변에 따라 pH 환산 값에 차이가 발생할 수 있다.Accordingly, when the electrode difference generated in the first electrode and the second electrode is converted to pH, a difference may occur in the pH conversion value according to the potential change of the second electrode.
따라서, 본 발명은 제1 전극에서 시료의 염도 변화에 따라 전위가 변하는 것을 고려하여, 염도 센서에서 측정된 염도를 이용할 수 있다.Therefore, the present invention can use the salinity measured by the salinity sensor in consideration of the potential change according to the salinity change of the sample at the first electrode.
본 발명에서 시료의 염도 변화에 따라 제1 전극과 제2 전극간 전위차를 pH로 환산 값에 오차를 상쇄하기 위한 방법을 이하 구체적으로 설명한다.In the present invention, a method for offsetting an error in a value converted from a potential difference between a first electrode and a second electrode to pH according to a change in salinity of a sample will be described in detail below.
도 9은 본 발명에 따른 센싱 모듈 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a sensing module control method according to the present invention.
본 발명에 따른 센싱 모듈은 염도 센서를 통해 염도를 측정하고(S410), 염도관련 데이터를 메모리에 저장하거나 염도관련 데이터에 기초하여 시스템을 제어하는 제어부로 전송할 수 있다.The sensing module according to the present invention may measure salinity through a salinity sensor (S410) and store the salinity-related data in a memory or transmit it to a control unit that controls the system based on the salinity-related data.
염도 센서는 양 전극을 이용하여 용액의 전도도를 측정하고, 측정된 전도도를 염도에 일대일 대응한 데이터를 통해 용액의 염도를 측정할 수 있다.The salinity sensor may measure the conductivity of the solution using both electrodes, and measure the salinity of the solution through data corresponding to the measured conductivity one to one.
본 발명은 염도 센서를 통해 측정된 염도를 이용하여 pH를 측정하는데 특징이 있는바, 염도 센서에서 염도를 측정하는 방법은 전도도를 측정하는 방법 외 다양한 실시예가 적용될 수 있음을 물론이다.The present invention is characterized by measuring the pH using the salinity measured by the salinity sensor. The method for measuring salinity in the salinity sensor can be applied to various embodiments other than the method of measuring conductivity.
본 발명에 따른 pH센서는 은/염화은인 기준 전극(제2 전극)과 산화물 전극인 제1 전극(제1 전극)간 전위차를 측정할 수 있다. (S420) 제1 전극은 용액의 수소이온과 반응하는 전극으로 수소이온 농도 변화를 측정하는 전극이다. 제2 전극은 제1 전극에 기준 전위를 제공하는 기준 전극이나, 용액의 염소 이온과 반응하여 고정된 기준 전위를 제공하지 못할 수 있다.The pH sensor according to the present invention can measure a potential difference between a reference electrode (second electrode) which is silver/silver chloride and a first electrode (first electrode) which is an oxide electrode. (S420) The first electrode is an electrode that reacts with hydrogen ions in a solution and is an electrode that measures changes in hydrogen ion concentration. The second electrode may be a reference electrode that provides a reference potential to the first electrode, but may not provide a fixed reference potential by reacting with chlorine ions in a solution.
따라서, 본 발명에 따른 pH 센서는 제1 전극과 제2 전극간 전위차와 염도 센서에서 측정된 염소 이온 농도를 이용하여 pH 값을 산출할 수 있다. (S430)Therefore, the pH sensor according to the present invention can calculate the pH value using the chlorine ion concentration measured by the potential difference between the first electrode and the second electrode and the salinity sensor. (S430)
구체적으로, 본 발명에 다른 센싱 모듈은 제1 전극과 상기 제2 전극간 전위차와 용액의 염도에 대응하여 환산된 pH값을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 pH 센서는 제1 전극과 제2 전극간 전위차가 pH 값에 일대일 대응될 수 없지만, 염도 센서에서 측정된 염도가 다른 매게 변수로 작용하여 매칭되는 pH를 산출할 수 있다. Specifically, the sensing module according to the present invention may further include a memory that stores the converted pH value in correspondence to the potential difference between the first electrode and the second electrode and the salinity of the solution. That is, in the pH sensor according to the present invention, the potential difference between the first electrode and the second electrode cannot correspond one-to-one to the pH value, but the salinity measured by the salinity sensor acts as a different parameter to calculate the matching pH.
pH 센서와 염도 센서를 포함하는 본 발명의 센싱 모듈은 염도와 pH를 실시간을 측정하여 김치 숙성 정도를 산출할 수 있다. 또한, 산출된 김치 숙성 정도에 대응하여 김치 숙성 온도 등을 실시간으로 제어할 수 있다.The sensing module of the present invention including a pH sensor and a salinity sensor can measure the salinity and pH in real time to calculate the degree of ripening of kimchi. In addition, the kimchi aging temperature and the like can be controlled in real time in response to the calculated degree of aging of kimchi.
이를 위해, 본 발명에 따른 센싱 모듈은 온도 제어 장치와 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 센싱 모듈은 오도 제어 장치를 통해 김치가 담긴 케이스의 온도를 염도 및 pH에 대응하여 실시간으로 가변할 수 있다. 실시간으로 가변된 온도는 케이스에 담긴 김치의 숙정에 알맞은 온도로 김치의 숙성을 지연 시키거나, 김치의 숙성을 가속하는 온도일 수 있다. 즉, 사용자의 취향에 맞게 김치를 김치의 숙성 정도를 조절할 수 있다.To this end, the sensing module according to the present invention may be connected to a temperature control device. The sensing module according to the present invention can change the temperature of the case containing kimchi in real time in response to salinity and pH through an odor control device. The variable temperature in real time may be a temperature suitable for the aging of kimchi in a case to delay the aging of kimchi or may accelerate the aging of kimchi. That is, it is possible to adjust the degree of aging of kimchi to suit the taste of the user.
온도 제어 장치는 복수의 센싱 모듈에 연결되어, 케이스 각각의 온도를 달리 제어할 수 있다. 즉, 사용자의 선택에 따라 또는 기 설정 프로세스에 따라 어느 케이스에 담긴 김치는 빨리 숙성시키고, 나머지 케이스에 담긴 김치는 천천히 숙성할 수 있다. The temperature control device may be connected to a plurality of sensing modules to control the temperature of each case differently. That is, according to the user's selection or according to a pre-set process, kimchi in a certain case can be aged quickly, and kimchi in the other case can be aged slowly.
김치의 숙성 정도를 달리하여, 사용자는 먼저 먹을 김치는 빨리 숙성시키고, 나중에 먹을 김치는 천천히 숙성 시켜 오랫동안 맛있는 김치를 선택적으로 먹을 수 있다.By varying the degree of maturation of kimchi, the user can selectively eat delicious kimchi for a long time by first maturing kimchi to eat first, and then slowly kimchi to eat later.
또한, 본 발명의 센싱 모듈은 염도 및 pH를 통해 측정된 김치의 숙성 정도를 출력하는 출력부와 연결될 수 있다. 사용자는 출력부를 통해 김치의 숙성 정도를 실시간으로 인지하고 숙성 정도에 따른 김치를 선택적으로 먹을 수 있다.In addition, the sensing module of the present invention may be connected to an output unit that outputs the degree of aging of kimchi measured through salinity and pH. The user can recognize the degree of aging of kimchi in real time through the output unit and selectively eat kimchi according to the aging degree.
본 발명의 센싱 모듈은 김치를 담은 케이스에 대응될 수 있으며, 온도 제어장치 또는 출력부는 케이스를 보관하는 하우징에 구비될 수 있다. 따라서, 사용자가 하우징에서 김치를 담은 케이스를 꺼내 김치를 먹을 수 있도록, 센싱 모듈은 하우징에 구비된 온도 제어 장치 또는 출력부에 무선으로 연결될 수 있다.The sensing module of the present invention may correspond to a case containing kimchi, and a temperature control device or an output unit may be provided in a housing storing the case. Accordingly, the sensing module may be wirelessly connected to a temperature control device or an output unit provided in the housing so that the user can take out the case containing kimchi from the housing and eat the kimchi.
도 10은 본 발명에 따른 센싱 모듈을 확장한 제어 구성도 이다.10 is a control configuration diagram of an extended sensing module according to the present invention.
본 발명에 따른 센싱 모듈은 염도 센서(210) 및 pH 센서(220)를 포함하고, 염도 센서(210)와 pH 센서(220)에서 측정된 데이터를 통해 김치의 숙성 정도를 측정하고, 김치의 온도를 제어하는 온도 조절 장치(240)와 김치의 숙성 정도를 출력하는 표시부(250)에 연결될 수 있다.The sensing module according to the present invention includes a
염도 센서(210)는 양 전극간 전도도를 측정하여 전도도에 대응되는 염도를 산출하는 센서로, 염도를 측정하는 다양한 센서가 이용될 수 있다.The
pH 센서(220)는 수소 이온과 반응하는 제1 전극 과 염소 이온과 반응하는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극과 제2 전극간 전위차를 측정할 수 있다. 이때, 제2 전극은 시료의 염소 이온 농도가 가변됨에 따라 고정된 기준 전위를 제공할 수 없기 때문에, 제1 전극과 제2 전극간 전위차가 시료의 pH에 일대일 대응될 수 없다. 따라서, 본 발명의 pH 센서(220)는 제2 전극에서 염소 이온 농도의 가변에 따른 기준 전위 가변을 상쇄하기 위해 염도 센서(210)에서 측정된 염도를 이용할 수 있다. The
pH 센서(220)는 제1 전극과 제2 전극간 전위차를 시료의 염도에 대응시켜 환산된 pH값을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리는 제어부(220)에 포함될 수도 있다.The
제어부(220)는 염도 센서(210)를 통해 측정된 김치 국물의 염도 및 pH 센서를 통해 측정된 pH를 이용하여 김치의 숙성 정도를 측정할 수 있다. 이때, 제어부(220)는 염도 및 pH를 이용하여 김치의 산도를 측정할 수 있다. 김치의 산도는 김치의 pH에 고정된 상관관계를 가질 수고, 제어부(220)는 염도 및 pH를 상기 고정된 상관관계를 통해 대응된 산도를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 즉, 제어부는 염도, pH 및 산도를 통해 김치의 숙성 정도를 판단하고 숙정에 알맞은 온도로 온도 조절 장치(240)를 제어할 수 있다.The
숙성에 알맞은 온도는 김치의 숙성을 지연시키는 온도이거나, 김치의 숙성을 가속하는 온도일 수 있다. 이는 사용자의 선택에 따라 제어될 수 있다. 또는, 데이터화된 사용자의 김치 숙성 선호도에 따라 자동으로 제어될 수도 있다. A temperature suitable for aging may be a temperature that delays the aging of kimchi or a temperature that accelerates the aging of kimchi. This can be controlled according to the user's selection. Alternatively, it may be automatically controlled according to the preference of the data-set user's kimchi ripening.
온도 조절 장치(240)는 복수의 케이스에 담긴 김치의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 온도 조절 장치는 동일 염도, pH 및 산도를 가지는 김치를 온도를 달리 제어하여 숙성 속도를 달리 할 수 있다. 빨리 먹을 김치가 담긴 케이스의 온도는 김치가 빨리 숙성되도록 제어되고, 천천히 먹을 김치가 담긴 케이스는 온도를 천천히 숙성되도록 제어될 수 있다. The
본 발명의 센싱 모듈에 연결된 표시부(350)는 사용자에게 케이스에 담긴 김치의 숙성 정도를 표시할 수 있다. 사용자는 표시부(350)에 표시된 김치의 숙성 정도를 고려하여 온도를 가변하거나, 김치를 순서를 정해 선택적으로 먹을 수 있다.The display unit 350 connected to the sensing module of the present invention can display the aging degree of kimchi in the case to the user. The user may vary the temperature in consideration of the degree of aging of the kimchi displayed on the display unit 350 or selectively eat the kimchi in order.
위와 같이 본 발명의 센싱 모듈은 김치 국물의 염도와 pH(산도)를 실시간으로 측정하여, 숙성에 알맞도록 실시간으로 온도를 제어할 수 있는데 효과가 있다.As described above, the sensing module of the present invention measures the salinity and pH (acidity) of kimchi soup in real time, and is effective in controlling the temperature in real time to suit aging.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
31: 기준 전극
32: 측정 전극
33: 제2 내부 충진액
34: 이온 교환막
35: 시료
36: 제1 내부 충진액
37: 유리막
100: 케이스
200: 센싱부
210: 염도 센서
220: pH 센서
221: 제1 전극
222: 제2 전극
230: 제어부
240: 온도 조절 장치
250: 표시부31: reference electrode 32: measurement electrode
33: second internal filling solution 34: ion exchange membrane
35: sample 36: first internal filling solution
37: glass film 100: case
200: sensing unit 210: salinity sensor
220: pH sensor 221: first electrode
222: second electrode 230: control unit
240: thermostat 250: display
Claims (13)
상기 케이스 내부에 포함된 용액의 염도를 측정하는 염도 센서;
상기 케이스 내부에 포함된 용액의 pH를 측정하는 pH 센서;를 포함하는 센싱 모듈에 있어서,
상기 pH 센서는
상기 용액의 수소이온과 반응하는 제1 전극; 및
상기 용액의 염소이온과 반응하는 제2 전극;을 포함하고,
상기 염도 센서에서 측정된 염소 이온의 농도 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전위차를 통해 상기 용액의 pH를 측정하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
A case including an accommodation space;
A salinity sensor for measuring the salinity of the solution contained in the case;
In the sensing module comprising a; pH sensor for measuring the pH of the solution contained in the case,
The pH sensor
A first electrode reacting with hydrogen ions of the solution; And
The second electrode reacts with the chlorine ion of the solution; includes,
Sensing module, characterized in that for measuring the pH of the solution through the concentration of chlorine ions measured by the salinity sensor and the potential difference between the first electrode and the second electrode.
상기 pH 센서는
상기 용액의 염소 이온 농도에 대응하여 상기 제2 전극의 전위가 가변되는 경우, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극간 전위차에서 상기 제2 전극의 전위 가변에 따른 오차를 상기 염도 센서에서 측정된 염소 이온의 농도를 통해 상쇄하여 상기 용액의 pH를 측정하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The pH sensor
When the potential of the second electrode is changed in correspondence with the concentration of chlorine ion in the solution, the chlorine measured by the salinity sensor determines the error of the potential change of the second electrode in the potential difference between the first electrode and the second electrode. Sensing module characterized by measuring the pH of the solution by offsetting through the concentration of ions.
상기 pH 센서는
상기 제1 전극과 상기 제2 전극간 전위차와 용액의 염도에 대응하여 환산된 pH값을 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The pH sensor
A sensing module further comprising a memory for storing the converted pH value in correspondence with the potential difference between the first electrode and the second electrode and the salinity of the solution.
상기 제1 전극은
산화물 전극인 것을 특징으로 하는 센싱 모듈
According to claim 1,
The first electrode
Sensing module characterized in that it is an oxide electrode
상기 제2 전극은
은-염화은 전극인 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The second electrode
Sensing module, characterized in that the silver-silver chloride electrode.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은
상기 케이스에 포함된 용액에 직접 맞닿는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The first electrode and the second electrode
Sensing module, characterized in that directly in contact with the solution contained in the case.
상기 염도 센서 및 상기 pH 센서는
상기 케이스의 하단 내측면에 구비되어, 상기 케이스에 포함된 용액의 염도 및 pH를 센싱하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The salinity sensor and the pH sensor
Sensing module is provided on the lower inner surface of the case, characterized in that for sensing the salinity and pH of the solution contained in the case.
상기 센싱 모듈은
상기 염도 센서를 통해 실시간으로 측정된 상기 용액의 염도를 이용하여 상기 pH 센서를 통해 상기 용액의 pH를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The sensing module
Sensing module characterized in that the pH of the solution is measured in real time through the pH sensor using the salinity of the solution measured in real time through the salinity sensor.
상기 센싱 모듈은
상기 케이스에 포함된 용액이 김치 국물이면, 센싱된 염도 및 pH를 이용하여 상기 케이스에 담긴 김치의 숙성 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
According to claim 1,
The sensing module
If the solution contained in the case is kimchi soup, the sensing module characterized in that it measures the degree of aging of the kimchi contained in the case using the sensed salinity and pH.
상기 센싱 모듈은
상기 케이스의 온도를 제어하는 온도 제어 장치와 연결되고,
상기 온도 제어 장치는
상기 센싱 모듈을 통해 센싱된 염도 및 pH에 대응하여 상기 케이스의 온도를 실시간으로 가변하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
The method of claim 9,
The sensing module
Is connected to a temperature control device for controlling the temperature of the case,
The temperature control device
A sensing module characterized in that the temperature of the case is varied in real time in response to the salinity and pH sensed through the sensing module.
상기 온도 제어 장치는
복수 개의 상기 센싱 모듈과 연결된 경우, 케이스 각각에 온도를 달리 제어하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
The method of claim 10,
The temperature control device
When connected to a plurality of the sensing module, the sensing module, characterized in that for differently controlling the temperature in each case.
상기 센싱 모듈은
상기 케이스에 담긴 김치의 숙성 정도를 출력하는 출력부와 연결되어, 상기 출력부를 통해 상기 김치의 숙성 정도를 실시간으로 출력하는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
The method of claim 10,
The sensing module
Sensing module, characterized in that it is connected to an output unit for outputting the degree of aging of kimchi contained in the case, and outputting the degree of aging of the kimchi in real time through the output unit.
상기 센싱 모듈은
상기 온도 제어 장치 또는 상기 출력부에 무선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱 모듈.
The method of claim 9 to 12,
The sensing module
Sensing module characterized in that it is connected to the temperature control device or the output unit wirelessly.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180158950A KR20200071335A (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Sensing module for salicity and ph |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180158950A KR20200071335A (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Sensing module for salicity and ph |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200071335A true KR20200071335A (en) | 2020-06-19 |
Family
ID=71137111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180158950A KR20200071335A (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Sensing module for salicity and ph |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20200071335A (en) |
-
2018
- 2018-12-11 KR KR1020180158950A patent/KR20200071335A/en not_active Application Discontinuation
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